Konvertering af trykenheder: Pa, kPa, bar, atm og psi

Konvertering af trykenheder

Tryk er den kraft, der presser på hvert stykke af en overflade. En konverter til trykenheder omskriver et tryk fra én enhed til en anden, f.eks. fra pund pr. kvadrattomme til bar. Denne side konverterer mellem pascal, kilopascal, bar, standardatmosfærer og psi og viser alle fem værdier samtidig.

Sådan fungerer konverteren

En besøgende indtaster ét tal og vælger den enhed, tallet er angivet i. Siden viser det samme tryk i alle fem enheder.

• Resultater vises med otte betydende cifre. Kun visningen afrundes. Konverteringen udføres på det indtastede tal.
• Et resultat under 0,0001 eller på en milliard eller derover vises i videnskabelig notation. Nul vises som et almindeligt 0.
• Negative værdier accepteres, fordi en manometervisning kan være negativ.
• Et tomt felt giver en prompt i stedet for et tal. Et link med en enhed, som siden ikke tilbyder, giver en meddelelse i stedet for en konvertering.

De fem enheder

En pascal er én newton kraft fordelt over én kvadratmeter. De fire andre enheder er hver et fast antal pascal, og ingen af disse tal er en måling, så ingen af dem ændrer sig over tid.

Formel for konvertering af tryk

Fordi hver enhed her er et fast multiplum af pascal, består en konvertering af én multiplikation og derefter én division. Værdien omregnes til pascal og derefter tilbage til den ønskede enhed:

$P_2 = \frac{P_1 \times k_1}{k_2}$

hvor $P_1$ er det indtastede tryk, $k_1$ er antallet af pascal i én enhed af den valgte enhed, $k_2$ er antallet af pascal i én enhed af den ønskede enhed, og $P_2$ er svaret.

Intet lægges til eller trækkes fra undervejs. Alle fem skalaer viser nul ved det samme tryk, så kun størrelsen på trinnet ændrer sig. Temperatur er tilfældet, hvor det ikke gælder: Celsius og Fahrenheit begynder at tælle fra forskellige punkter, så en konverter, der kun multiplicerede, ville angive 0 °C som 0 °F i stedet for 32 °F.

Hvor psi-faktoren kommer fra

Psi er én pundkraft, der presser på én kvadrattomme. Konverteren beregner den ud fra to eksakte definitioner i stedet for at kopiere et trykt decimaltal:

$1\ \mathrm{psi} = \frac{F}{A} = \frac{4.4482216152605\ \mathrm{N}}{(0.0254\ \mathrm{m})^2}$

hvor $F$ er én pundkraft i newton, og $A$ er én kvadrattomme i kvadratmeter.

Begge inputværdier er definitioner. Den internationale tomme har været præcis 0,0254 m siden den internationale yard- og pundoverenskomst fra 1959. Pundkraften er det 1959 internationale pund, præcis 0,45359237 kg, multipliceret med standardtyngdeaccelerationen, som den 3. generalkonference om mål og vægt fastsatte til præcis 9,80665 m/s² i 1901. Dette produkt er præcis 4,4482216152605 N, som angivet i NIST Special Publication 811, bilag B.

Divisionen er også eksakt, nemlig brøken 8.896.443.230.521 / 1.290.320.000. Dens decimaludvikling slutter aldrig. Den begynder med 6.894,757293168362000…, så alle decimaler, der nogensinde er trykt for psi, er afrundede versioner af den, herunder de 6.894,757 Pa, som NIST angiver.

Eksempel: et bildæk ved 32 psi

Et dæk, der er pumpet op til 32 psi (221 kPa), holder 32 pund (14,5 kg)kraft på hver kvadrattomme. Multiplikation med psi-faktoren omregner dette til pascal:

$P = 32 \times 6\,894.757293168361\ldots = 220\,632.2333\ldots\ \mathrm{Pa}$

Hvis resultatet divideres med hver af de andre faktorer, fås resten. Med otte betydende cifre viser siden 220.632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar og 2,1774708 atm.

Det mellemste trin er værd at læse to gange. Bar fremkommer ved division med 100.000, og atmosfærer ved division med 101.325, så de to svar adskiller sig med cirka 1,3 procent. De ligger tæt på hinanden, men de er ikke ens.

Almindelige trykkonverteringer

Hver række nedenfor er den værdi, som én enhed giver i de fire andre, med otte betydende cifre.

Hvilke værdier er eksakte, og hvilke er afrundede

Fire af de fem faktorer er eksakte heltal, så en konvertering mellem dem kun begrænses af aritmetikken, ikke af konstanterne.

• 1 kPa er præcis 1.000 Pa. Kilo-præfikset betyder tusind.
• 1 bar er præcis 100.000 Pa. Bar er ikke en SI-enhed, men Det Internationale Bureau for Mål og Vægt angiver den i SI-brochuren blandt de enheder, der accepteres til brug sammen med SI, med denne eksakte værdi.
• 1 atm er præcis 101.325 Pa. Den 10. generalkonference om mål og vægt fastsatte den i 1954 i resolution 4.
• 1 psi (6,9 kPa) er eksakt som brøk og kan ikke skrives eksakt som decimal af den grund, der er angivet ovenfor.

Den afrunding, som en læser faktisk ser, kommer fra visningen og ikke fra konstanterne. Otte betydende cifre er nok til at vise en definerende værdi fuldt ud og få nok til at skjule de sidste cifre i computerens beregning, som indeholder afrundingsstøj snarere end information.

Manometertryk og absolut tryk

Et dækmanometer måler ikke hele trykket inde i dækket. Det måler, hvor meget dette tryk overstiger luften udenfor. En måling foretaget på denne måde er et manometertryk, mens en måling regnet fra et fuldstændigt vakuum er et absolut tryk. Ved havoverfladen adskiller de to sig med omtrent én atmosfære.

Et dæk med 32 psi (221 kPa) på manometeret har derfor omkring 46,7 psi absolut tryk. Konverteren ved ikke, hvilken type måling der er indtastet, så den konverterer tallet som angivet og sætter ingen nedre grænse. Det er tilsigtet: Et absolut tryk kan ikke falde under nul, men et manometertryk under nul er et almindeligt delvist vakuum.

Ofte stillede spørgsmål

Hvor mange psi er 1 bar? 1 bar er 100.000 Pa, og division af dette med psi-faktoren giver 14,503774 psi (100 kPa) med otte betydende cifre. Den afrundede værdi i daglig brug er 14,5 psi (100 kPa).

Er en bar det samme som en atmosfære? Nej. En bar er 100.000 Pa, og en standardatmosfære er 101.325 Pa, så 1 atm er præcis 1,01325 bar. Atmosfæren er cirka 1,3 procent større. De to enheder ombyttes ofte i daglig tale, hvilket er fint for et omtrentligt tal, men forkert i en beregning.

Hvor mange kilopascal er 1 psi? 6,8947573 kPa med otte betydende cifre, normalt angivet som 6,895 kPa.

Hvorfor har psi-faktoren så mange cifre? Fordi det er en division, der aldrig går op. Konverteren sammensætter den ud fra den eksakte tomme og den eksakte pundkraft i stedet for at gemme en decimal, der allerede er blevet afkortet. En forkortet faktor ville føre en lille fejl ind i hvert psi-resultat.

Kan et negativt tryk konverteres? Ja. Manometervisninger går under nul, når trykket indenfor er lavere end luften udenfor, så siden konverterer negative værdier i stedet for at afvise dem.

Hvilken enhed bør anvendes? Pascal og kilopascal er SI-enhederne og er standard inden for videnskab og teknik. Bar er almindelig i europæisk industri og på dykkerudstyr, psi er almindelig i USA og på dækmanometre, og atmosfærer bruges hovedsageligt til sammenligning med det almindelige lufttryk ved havoverfladen.