Nyomás mértékegység-átváltó: Pa, kPa, bar, atm és psi

Nyomásegység-átváltó

A nyomás az egyes felületelemekre ható erő nagysága. A nyomásegység-átváltó az egyik egységben megadott nyomást egy másik egységre írja át, például a font per négyzethüvelykben megadott nyomást barra váltja. Ez az oldal a pascal, a kilopascal, a bar, a standard atmoszféra és a psi között vált át, és mind az öt értéket egyszerre jeleníti meg.

Mit végez az átváltó?

A felhasználó beír egy számot, és kiválasztja az egységet, amelyben a számot megadták. Az oldal ugyanazt a nyomást mind az öt egységben megadja.

• Az eredmények nyolc értékes számjeggyel jelennek meg. Csak a kijelzés kerekített; az átváltás a beírt számmal történik.
• A nagyságát tekintve 0,0001 alatti, illetve az egymilliárdos vagy annál nagyobb eredmények tudományos jelöléssel jelennek meg. A nulla egyszerűen 0 formában látható.
• Negatív értékek is megadhatók, mert a manométer leolvasása lehet negatív.
• Az üres mező szám helyett felszólítást jelenít meg. Ha egy hivatkozás olyan mértékegységet tartalmaz, amelyet az oldal nem kínál, az átváltás helyett üzenet jelenik meg.

Az öt egység

A pascal az a nyomás, amelyet egy newton erő egy négyzetméteres felületre kifejt. A másik négy egység mind rögzített számú pascalnak felel meg, és ezek közül egyik szám sem mérési eredmény, ezért idővel egyik sem változik.

A nyomás átváltási képlete

Mivel itt minden egység a pascal rögzített többszöröse, az átváltás egy szorzásból, majd egy osztásból áll. Az értéket először pascalra váltja, majd visszaváltja a kívánt egységre:

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

ahol $P_1$ a beírt nyomás, $k_1$ a választott egységben lévő pascalok száma, $k_2$ a kívánt egységben lévő pascalok száma, $P_2$ pedig az eredmény.

Útközben semmit sem ad hozzá és semmit sem von ki. Mind az öt skála ugyanahhoz a nyomáshoz rendel nullát, ezért csak a lépésköz nagysága változik. A hőmérséklet az az eset, amikor ez nem igaz: a Celsius- és a Fahrenheit-skála eltérő ponttól kezdi a számlálást, ezért egy csak szorzást végző átváltó a 0 °C értéket 0 °F értékként adná meg 32 °F helyett.

Honnan származik a psi szorzótényezője?

A psi egy négyzethüvelykre ható egy font-erőnek megfelelő nyomás. Az átváltó két egzakt definícióból számítja ki, nem pedig egy nyomtatott tizedesértéket másol:

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

ahol $F$ egy font-erő newtonban, $A$ pedig egy négyzethüvelyk négyzetméterben.

Mindkét bemeneti érték definíció. A nemzetközi hüvelyk pontosan 0,0254 m az 1959. évi Nemzetközi Yard- és Fontmegállapodás óta. A font-erő az 1959. évi nemzetközi font, pontosan 0,45359237 kg, a szabványos nehézségi gyorsulással megszorozva; ezt a 3. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia 9,80665 m/s² értékben rögzítette 1901-ben. Ez a szorzat pontosan 4,4482216152605 N, ahogy a NIST Special Publication 811 B függeléke táblázatba foglalja.

Az osztás is egzakt, a következő törtként: 8 896 443 230 521 / 1 290 320 000. Tizedes alakja soha nem ér véget. A tizedes alak első része: 6 894,757293168362000…, ezért a psi minden valaha kinyomtatott tizedesértéke ennek kerekített változata, beleértve a NIST által megadott 6 894,757 Pa értéket is.

Példa: egy autógumi 32 psi nyomáson

A 32 psi (221 kPa) nyomásra felfújt gumiabroncs minden négyzethüvelykre 32 font (14,5 kg)-erőt fejt ki. A psi szorzótényezőjével megszorozva ez pascalra váltható:

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

Az eredményt a többi tényezővel elosztva kapjuk a többi értéket. Nyolc értékes jegyre kerekítve az oldal 220 632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar és 2,1774708 atm értéket jelenít meg.

A középső lépést érdemes kétszer is elolvasni. A bar értéke 100 000-rel való osztásból, az atmoszféráé pedig 101 325-tel való osztásból származik, ezért a két eredmény körülbelül 1,3 százalékkal tér el. Közeliek, de nem azonosak.

Gyakori nyomásátváltások

Az alábbi sorokban az szerepel, hogy egy egység a másik négyben mekkora értéket ad, nyolc értékes jegyre kerekítve.

Mely értékek pontosak, és melyek kerekítettek?

Az öt tényező közül négy pontos egész szám, ezért a közöttük végzett átváltást csak a számtani műveletek korlátozzák, a konstansok nem.

• 1 kPa pontosan 1 000 Pa. A kilo- előtag ezret jelent.
• 1 bar pontosan 100 000 Pa. A bar nem SI-egység, de a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Iroda az SI-brosúrában az SI-vel együtt használható egységek között, ezzel a pontos értékkel sorolja fel.
• 1 atm pontosan 101 325 Pa. A 10. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia rögzítette 1954-ben, a 4. határozatban.
• 1 psi (6,9 kPa) törtként egzakt, tizedes formában pedig nem írható fel végesen, a fent ismertetett okból.

A ténylegesen megjelenő kerekítés a kijelzésből ered, nem a konstansokból. Nyolc értékes jegy elegendő ahhoz, hogy egy definíció szerint meghatározott értéket teljes egészében megjelenítsen, és elég szűk ahhoz, hogy elrejtse a számítógépes számítás utolsó számjegyeit, amelyek információ helyett kerekítési zajt hordoznak.

Mérőnyomás és abszolút nyomás

A gumiabroncsnyomás-mérő nem a gumiabroncsban uralkodó teljes nyomást méri. A külső légnyomáshoz viszonyított nyomáskülönbséget méri. Az így mért érték a mérőnyomás, a teljes vákuumhoz viszonyított érték pedig az abszolút nyomás. Tengerszinten a kettő nagyjából egy atmoszférával tér el.

Ezért a mérőműszeren 32 psi értéket mutató gumiabroncs abszolút nyomása körülbelül 46,7 psi. Az átváltó nem tudja, hogy a beírt érték melyik típusú nyomásra vonatkozik, ezért a számot változatlanul váltja át, és nem állít be alsó korlátot. Ez szándékos: az abszolút nyomás nem lehet nulla alatt, a negatív mérőnyomás azonban közönséges részleges vákuumnak felel meg.

Gyakran ismételt kérdések

Hány psi az 1 bar? 1 bar értéke 100 000 Pa, és ezt a psi szorzótényezőjével elosztva nyolc értékes számjegyre 14,503774 psi (100 kPa) adódik. A mindennapi kerekítés 14,5 psi (100 kPa).

A bar azonos az atmoszférával? Nem. Egy bar 100 000 Pa, egy standard atmoszféra pedig 101 325 Pa, így 1 atm pontosan 1,01325 bar. Az atmoszféra körülbelül 1,3 százalékkal nagyobb. A két egységet a köznyelvben gyakran felcserélik, ami durva becsléshez megfelelő, számításhoz azonban hibás.

Hány kilopascal 1 psi? Nyolc értékes jegyre 6,8947573 kPa, amit rendszerint 6,895 kPa értékre kerekítve adnak meg.

Miért tartalmaz a psi szorzótényezője ilyen sok számjegyet? Mert olyan osztás eredménye, amely nem ad véges tizedestörtet. Az átváltó az egzakt hüvelykből és az egzakt font-erőből állítja elő, ahelyett hogy egy már csonkolt tizedesértéket tárolna. A rövidebb szorzótényező kis hibát vinne minden psi-eredménybe.

Átváltható a negatív nyomás? Igen. A mérőnyomás értékei nulla alá kerülnek, amikor a belső nyomás alacsonyabb a külső levegő nyomásánál, ezért az oldal a negatív értékeket is átváltja, nem utasítja el őket.

Melyik egységet kell használni? A pascal és a kilopascal SI-egységek, és a tudományban, valamint a műszaki területeken szabványosak. A bar gyakori az európai iparban és a búvárfelszereléseken, a psi az Egyesült Államokban és a gumiabroncsnyomás-mérőkön, az atmoszférát pedig főként a tengerszinti szokásos légnyomással való összehasonlításra használják.