圧力単位変換：Pa、kPa、bar、atm、psi

圧力単位換算器

圧力とは、表面の各部分を押す力の大きさです。圧力単位換算器は、ポンド毎平方インチをバールにするなど、ある単位の圧力を別の単位に書き換えます。このページでは、パスカル、キロパスカル、バール、標準気圧、psiの間で換算し、5つすべての値を同時に表示します。

換算器の機能

利用者は数値を1つ入力し、その数値が表されている単位を選びます。ページには、同じ圧力が5つすべての単位で表示されます。

• 結果は8桁の有効数字で表示されます。丸められるのは表示だけで、変換には入力された数値が使われます。
• 大きさが 0.0001 未満の結果、または十億以上の結果は、科学的記数法で表示されます。ゼロは通常の 0 として表示されます。
• 負の値も入力できます。ゲージの読み値が負になることがあるためです。
• 入力欄が空の場合は、数値ではなく入力を促すメッセージが表示されます。ページで提供していない単位を指定したリンクは、換算結果ではなくメッセージを表示します。

5つの単位

1パスカルは、1平方メートルに広がる1ニュートンの力です。他の4つの単位は、それぞれ一定のパスカル数に相当し、これらの数値はいずれも測定値ではないため、時間が経っても変化しません。

圧力換算の式

ここで扱うすべての単位はパスカルの一定倍数なので、換算は1回の乗算とその後の1回の除算で行えます。値をいったんパスカルに換算し、目的の単位に戻します。

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

ここで、$P_1$は入力された圧力、$k_1$は選択した単位1単位に含まれるパスカル数、$k_2$は目的の単位1単位に含まれるパスカル数、$P_2$は答えです。

途中で何かを加えたり引いたりすることはありません。5つの尺度はすべて同じ圧力でゼロを示すため、変わるのは目盛りの大きさだけです。これが当てはまらないのが温度です。摂氏と華氏は異なる点から数え始めるため、乗算だけを行う換算器では、0 °Cを0 °Fと表示してしまい、32 °Fとは表示しません。

psi係数が生じる理由

psiとは、1平方インチに1重量ポンドの力がかかる圧力です。この換算器は、印刷された小数をそのまま使うのではなく、2つの厳密な定義から値を組み立てます。

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

ここで、$F$はニュートンで表した1重量ポンド、$A$は平方メートルで表した1平方インチです。

どちらも定義値です。国際インチは、1959年の国際ヤード・ポンド協定以降、正確に0.0254 mです。重量ポンドは、正確に0.45359237 kgである1959年制定の国際ポンドに標準重力を掛けたもので、標準重力は1901年の第3回国際度量衡総会で正確に9.80665 m/s²と定められました。この積は正確に4.4482216152605 Nであり、NIST特別刊行物811の付録Bに表として掲載されています。

この除算も、分数8,896,443,230,521 / 1,290,320,000として正確です。小数展開は終わることがありません。その小数展開は6,894.757293168362000…で始まるため、NISTが掲載する6,894.757 Paを含め、psiについて印刷される小数はすべて丸めた値です。

例：32 psiの自動車用タイヤ

32 psi (221 kPa)まで空気を入れたタイヤは、1平方インチ当たり32重量ポンド (14.5 kg)がかかります。psi係数を掛けると、これをパスカルに換算できます。

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

その結果を他の各係数で割ると、残りの値が得られます。8桁の有効数字では、ページに220,632.23 Pa、220.63223 kPa、2.2063223 bar、2.1774708 atmと表示されます。

中間の計算は、もう一度確認する価値があります。バールを求めるには100,000で割り、気圧を求めるには101,325で割るため、2つの答えは約1.3パーセント異なります。近い値ではありますが、同じではありません。

よく使われる圧力換算

以下の各行は、1単位を他の4単位で表した値を、8桁の有効数字で示したものです。

正確な値と丸められた値

5つの係数のうち4つは正確な整数なので、それらの間の換算は、定数ではなく算術計算の精度だけに左右されます。

• 1 kPaは正確に1,000 Paです。キロという接頭語は1000を意味します。
• 1 barは正確に100,000 Paです。バールはSI単位ではないものの、国際度量衡局はSI文書で、正確にこの値を持つ「SIと併用できる単位」の一つとして掲載しています。
• 1 atmは正確に101,325 Paです。第10回国際度量衡総会が、1954年の決議4で定めました。
• 1 psi (6.9 kPa)は分数としては正確ですが、上記の理由により小数では正確に書けません。

実際に読者が目にする丸めは、定数ではなく表示によるものです。8桁の有効数字なら、定義値を完全に示すには十分であり、情報ではなく丸め誤差を含むコンピューター計算の末尾の桁を隠すにも十分です。

ゲージ圧と絶対圧

タイヤゲージは、タイヤ内部の圧力全体を測定しているわけではありません。その圧力が外気をどれだけ上回っているかを測定します。この方法で得た読み値がゲージ圧で、完全な真空を基準に測った読み値が絶対圧です。海面では、両者はおよそ1気圧異なります。

したがって、ゲージで32 psi (221 kPa)のタイヤは、絶対圧では約46.7 psi (322 kPa)です。この換算器は入力された値がどちらの種類の読み値かを判別しないため、数値をそのまま換算し、下限も設定しません。これは意図的な仕様です。絶対圧は0未満になりませんが、ゲージ圧が0未満になるのは通常の部分真空です。

よくある質問

1 barは何psiですか？ 1 barは100,000 Paであり、これをpsi係数で割ると、8桁の有効数字で14.503774 psiになります。日常的には14.5 psi (100 kPa)と丸めます。

バールは気圧と同じですか？ いいえ。バールは100,000 Pa、標準気圧は101,325 Paなので、1 atmは正確に1.01325 barです。気圧のほうが約1.3パーセント大きくなります。日常会話では両者が入れ替えて使われることもありますが、大まかな数値なら問題なく、計算では誤りになります。

1 psiは何キロパスカルですか？ 8桁の有効数字では6.8947573 kPaで、通常は6.895 kPaと示します。

psi係数にはなぜこれほど多くの桁があるのですか？ 割り切れない除算だからです。この換算器は、すでに途中で切り捨てた小数を保存するのではなく、正確なインチと正確な重量ポンドから係数を組み立てます。短縮した係数を使うと、すべてのpsiの計算結果に小さな誤差が入り込みます。

負の圧力も換算できますか？ はい。内部の圧力が外気より低いときはゲージ圧が0未満になるため、このページでは負の値を拒否せずに換算します。

どの単位を使うべきですか？ パスカルとキロパスカルはSI単位であり、科学や工学では標準的です。バールは欧州の産業や潜水器具でよく使われ、psiは米国やタイヤゲージで一般的です。気圧は主に、海面での通常の空気圧との比較に使われます。