Rõhuühikute teisendaja: Pa, kPa, bar, atm ja psi

Rõhuühikute teisendaja

Rõhk on jõud, mis mõjub igale pinnaosale. Rõhuühikute teisendaja teisendab rõhu ühest ühikust teise, näiteks naelast jõudu ruuttolli kohta baarideks. Sellel lehel saab teisendada paskalite, kilopaskalite, baaride, standardatmosfääride ja psi vahel ning kuvada kõiki viit väärtust korraga.

Mida teisendaja teeb

Kasutaja sisestab ühe arvu ja valib ühiku, milles see arv on esitatud. Leht näitab sama rõhku kõigis viies ühikus.

• Tulemused kuvatakse kaheksa tüvenumbri täpsusega. Ümardatakse ainult kuva. Teisendus tehakse sisestatud arvu põhjal.
• Tulemus, mille suurus on alla 0,0001 või vähemalt miljard, kuvatakse teaduslikus esituses. Null kuvatakse tavalise 0-na.
• Negatiivsed väärtused on lubatud, sest manomeetri näit võib olla negatiivne.
• Tühi väli annab arvu asemel teate. Ühikut sisaldav link, mida leht ei paku, annab teisenduse asemel veateate.

Viis ühikut

Paskal on rõhk, mille tekitab ühe ruutmeetri suurusele pinnale mõjuv ühe njuutoni suurune jõud. Ülejäänud neli ühikut vastavad igaüks kindlale paskalite arvule ja ükski neist arvudest ei ole mõõtetulemus, seega ei muutu need aja jooksul.

Rõhu teisendamise valem

Kuna iga siin kasutatav ühik on paskali kindel kordne, koosneb teisendamine ühest korrutamisest ja seejärel ühest jagamisest. Väärtus teisendatakse paskaliteks ja seejärel tagasi soovitud ühikusse:

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

kus $P_1$ on sisestatud rõhk, $k_1$ on valitud ühiku ühes ühikus sisalduvate paskalite arv, $k_2$ on soovitud ühiku ühes ühikus sisalduvate paskalite arv ja $P_2$ on vastus.

Teisendamise käigus ei liideta ega lahutata midagi. Kõigi viie skaala nullpunkt on sama rõhu juures, seega muutub ainult astme suurus. Temperatuur on näide, mille puhul see ei kehti: Celsiuse ja Fahrenheiti skaalad hakkavad lugema eri punktidest, mistõttu ainult korrutav teisendaja näitaks 0 °C väärtuseks 0 °F, mitte 32 °F.

Kust psi tegur pärineb

Psi tähendab ühe naeljõu survet ühele ruuttollile. Teisendaja tuletab selle kahe täpse definitsiooni põhjal, mitte trükitud kümnendarvu kopeerides:

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

kus $F$ on ühe naeljõu väärtus njuutonites ja $A$ on ühe ruuttolli pindala ruutmeetrites.

Mõlemad sisendid on definitsioonid. Rahvusvaheline toll on alates rahvusvahelisest jardi ja naela kokkuleppest aastal 1959 täpselt 0,0254 m. Naeljõud on 1959 rahvusvaheline nael, täpselt 0,45359237 kg, korrutatuna standardse raskuskiirendusega, mille fikseeris 3. mõõtude ja kaalude üldkonverents aastal 1901 täpselt väärtusele 9,80665 m/s². See korrutis on täpselt 4,4482216152605 N, nagu on esitatud NISTi eriväljaande 811 lisas B.

Ka jagamine on täpne: murd 8 896 443 230 521 / 1 290 320 000. Selle kümnendkuju ei lõpe kunagi. Kümnendkuju algus on 6 894,757293168362000…, seega on iga psi kohta kunagi trükitud kümnendarv selle ümardatud kuju, sealhulgas NISTi loetletud 6 894,757 Pa.

Näide: autorehv rõhuga 32 psi

Rõhul 32 psi täidetud rehvis mõjub igale ruuttollile 32 naeljõudu. Psi teguriga korrutamine teisendab selle paskaliteks:

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

Jagades saadud tulemuse kõigi teiste teguritega, saadakse ülejäänud väärtused. Kaheksa tüvenumbri täpsusega näitab leht väärtusi 220 632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar ja 2,1774708 atm.

Keskmist sammu tasub kaks korda lugeda. Baarid saadakse jagamisel arvuga 100 000 ja atmosfäärid jagamisel arvuga 101 325, mistõttu erinevad need kaks vastust umbes 1,3 protsenti. Need on lähedased, kuid mitte samad.

Levinud rõhu teisendused

Iga allolev rida näitab, millise väärtuse annab üks ühik ülejäänud neljas, kaheksa tüvenumbri täpsusega.

Millised väärtused on täpsed ja millised ümardatud

Neli viiest tegurist on täpsed täisarvud, seega piirab nendevahelist teisendamist ainult aritmeetika, mitte konstantide ebatäpsus.

• 1 kPa on täpselt 1 000 Pa. Eesliide kilo tähendab tuhandet.
• 1 bar on täpselt 100 000 Pa. Baar ei ole SI-ühik, kuid Rahvusvaheline Kaalude ja Mõõtude Büroo loetleb selle SI-brošüüris SI-ga koos kasutamiseks lubatud ühikute hulgas, täpselt selle väärtusega.
• 1 atm on täpselt 101 325 Pa. 10. mõõtude ja kaalude üldkonverents sätestas selle aastal 1954 resolutsiooniga 4.
• 1 psi (6,9 kPa) on murruna täpne, kuid kümnendkujuna mittekirjutatav eespool toodud põhjusel.

Ümardamine, mida lugeja tegelikult näeb, tuleneb kuvamisest, mitte konstantidest. Kaheksa tüvenumbrit on piisavalt palju, et näidata määravat väärtust täielikult, kuid piisavalt vähe, et varjata arvuti arvutuse viimaseid numbreid, mis sisaldavad teabe asemel ümardamisest tingitud müra.

Manomeetriline ja absoluutrõhk

Rehvirõhumõõtur ei mõõda kogu rehvi sees olevat rõhku. See mõõdab, kui palju ületab see rõhk välisõhu rõhku. Sel viisil saadud näitu nimetatakse manomeetriliseks rõhuks, täielikust vaakumist alates loetud näitu aga absoluutrõhuks. Merepinnal erinevad need ligikaudu ühe atmosfääri võrra.

Seega on manomeetri järgi rõhuni 32 psi (221 kPa) täidetud rehvi absoluutrõhk ligikaudu 46,7 psi (322 kPa). Teisendaja ei tea, millist tüüpi näit on sisestatud, seega teisendab ta arvu sellisena, nagu see on, ega sea alumist piiri. See on taotluslik: absoluutrõhk ei saa langeda alla nulli, kuid negatiivne manomeetriline rõhk on tavaline osaline vaakum.

Korduma kippuvad küsimused

Mitu psi-d on 1 bar? 1 bar on 100 000 Pa ning selle jagamisel psi teguriga saadakse kaheksa tüvenumbri täpsusega 14,503774 psi (100 kPa). Igapäevases ümarduses on see 14,5 psi (100 kPa).

Kas baar on sama mis atmosfäär? Ei. Baar on 100 000 Pa ja standardatmosfäär on 101 325 Pa, seega on 1 atm täpselt 1,01325 bar. Atmosfäär on umbes 1,3 protsenti suurem. Igapäevases kasutuses aetakse need sageli segi; ligikaudse hinnangu korral pole see probleem, arvutuses aga on.

Mitu kilopaskalit on 1 psi? Kaheksa tüvenumbri täpsusega 6,8947573 kPa, tavaliselt ümardatuna 6,895 kPa.

Miks sisaldab psi tegur nii palju numbreid? Sest tegemist on jagamisega, mille tulemus ei ole lõplik kümnendmurd. Teisendaja moodustab selle täpse tolli ja täpse naeljõu põhjal, selle asemel et salvestada juba lühendatud kümnendarvu. Lühendatud tegur tekitaks igasse psi-tulemusse väikese vea.

Kas negatiivset rõhku saab teisendada? Jah. Manomeetri näit langeb alla nulli alati, kui rõhk sees on väiksem kui välisõhu rõhk, seega teisendab leht negatiivseid väärtusi, mitte ei lükka neid tagasi.

Millist ühikut tuleks kasutada? Paskal ja kilopaskal on SI-ühikud ning teaduses ja inseneriteaduses standardsed. Baarid on Euroopas tööstuses ja sukeldumisvarustuses levinud, psi on tavaline Ameerika Ühendriikides ja rehvirõhumõõturitel ning atmosfääre kasutatakse peamiselt võrdluseks merepinna tavalise õhurõhuga.