Slėgio vienetų keitiklis: Pa, kPa, bar, atm ir psi

Slėgio vienetų keitiklis

Slėgis yra jėgos, veikiančios kiekvieną paviršiaus dalį, dydis. Slėgio vienetų keitiklis perskaičiuoja slėgį iš vieno vieneto į kitą, pavyzdžiui, iš svarų kvadratiniam coliui į barus. Šis puslapis perskaičiuoja paskalius, kilopaskalius, barus, standartines atmosferas ir psi bei vienu metu rodo visas penkias reikšmes.

Ką atlieka keitiklis

Naudotojas įveda vieną skaičių ir pasirenka vienetą, kuriuo jis išreikštas. Puslapyje pateikiamas tas pats slėgis visais penkiais vienetais.

• Rezultatai rodomi aštuonių reikšminių skaitmenų tikslumu. Suapvalinamas tik rodinys. Perskaičiavimas atliekamas pagal įvestą skaičių.
• Mažesnis nei 0,0001 dydžio arba milijardo ar didesnis rezultatas rodomas moksliniu žymėjimu. Nulis rodomas kaip paprastas 0.
• Priimamos ir neigiamos reikšmės, nes manometro rodmuo gali būti neigiamas.
• Tuščias laukelis pateikia raginimą, o ne skaičių. Nuoroda, kurioje nurodytas puslapio nesiūlomas vienetas, pateikia pranešimą, o ne perskaičiavimą.

Penki vienetai

Paskalis yra vieno niutono jėga, paskirstyta vienam kvadratiniam metrui. Kiti keturi vienetai yra atitinkamas pastovus paskalių skaičius, ir nė vienas iš šių skaičių nėra matavimo rezultatas, todėl laikui bėgant nė vienas nesikeičia.

Slėgio perskaičiavimo formulė

Kadangi kiekvienas čia pateiktas vienetas yra pastovus paskalio kartotinis, perskaičiuojant reikia vieną kartą padauginti ir vieną kartą padalyti. Reikšmė perskaičiuojama į paskalius, o tada iš paskalių į norimą vienetą:

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

čia $P_1$ yra įvestas slėgis, $k_1$ yra paskalių skaičius viename pasirinkto vieneto vienete, $k_2$ yra paskalių skaičius viename norimo vieneto vienete, o $P_2$ yra atsakymas.

Perskaičiuojant niekas nepridedama ir neatimama. Visos penkios skalės rodo nulį esant tam pačiam slėgiui, todėl keičiasi tik žingsnio dydis. Temperatūra yra atvejis, kai taip nėra: Celsijaus ir Farenheito skalės pradedamos skaičiuoti nuo skirtingų taškų, todėl vien tik dauginantis keitiklis 0 °C parodytų kaip 0 °F, o ne kaip 32 °F.

Iš kur gaunamas psi koeficientas

Psi – tai vieno svaro jėga, spaudžianti vieną kvadratinį colį. Keitiklis jį sudaro remdamasis dviem tiksliais apibrėžimais, o ne perrašydamas atspausdintą dešimtainį skaičių:

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

čia $F$ yra vieno svaro jėga niutonais, o $A$ yra vienas kvadratinis colis kvadratiniais metrais.

Abu įvesties dydžiai yra apibrėžti tiksliai. Tarptautinis colis tiksliai lygus 0,0254 m nuo Tarptautinio jardo ir svaro susitarimo, sudaryto 1959 metais. Svaro jėga yra tarptautinis 1959 metų svaras, tiksliai lygus 0,45359237 kg, padaugintas iš standartinio sunkio pagreičio, kurį nustatė 3-ioji Generalinė svorių ir matų konferencija tiksliai kaip 9,80665 m/s² 1901 metais. Ši sandauga tiksliai lygi 4,4482216152605 N, kaip nurodyta NIST specialiajame leidinyje 811, B priede.

Dalyba taip pat yra tiksli: tai trupmena 8 896 443 230 521 / 1 290 320 000. Jos dešimtainis skleidinys niekada nesibaigia. Jis prasideda skaitmenimis 6 894,757293168362000…, todėl kiekvienas kada nors išspausdintas psi dešimtainis skaičius yra suapvalinta jo versija, įskaitant NIST nurodytus 6 894,757 Pa.

Pavyzdys: automobilio padanga, pripūsta iki 32 psi

Padanga, pripūsta iki 32 psi (221 kPa), kiekvieną kvadratinį colį veikia 32 svarų jėga. Padauginus iš psi koeficiento ši reikšmė perskaičiuojama į paskalius:

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

Padalijus šį rezultatą iš kiekvieno iš kitų koeficientų, gaunamos likusios reikšmės. Aštuonių reikšminių skaitmenų tikslumu puslapyje rodoma 220 632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar ir 2,1774708 atm.

Tarpinį veiksmą verta perskaityti du kartus. Barai gaunami dalijant iš 100 000, o atmosferos – dalijant iš 101 325, todėl šios dvi reikšmės skiriasi maždaug 1,3 procento. Jos artimos, bet nėra vienodos.

Dažniausi slėgio perskaičiavimai

Kiekvienoje toliau pateiktoje eilutėje nurodyta vieno vieneto reikšmė kitais keturiais vienetais, aštuonių reikšminių skaitmenų tikslumu.

Kurios reikšmės tikslios, o kurios suapvalintos

Keturi iš penkių koeficientų yra tikslūs sveikieji skaičiai, todėl perskaičiavimą tarp jų riboja tik aritmetika, o ne konstantos.

• 1 kPa tiksliai lygus 1 000 Pa. Priešdėlis kilo reiškia vieną tūkstantį.
• 1 bar tiksliai lygus 100 000 Pa. Baras nėra SI vienetas, tačiau Tarptautinis svorių ir matų biuras jį nurodo SI brošiūroje tarp vienetų, kuriuos leidžiama naudoti kartu su SI, ir nurodo šią tikslią reikšmę.
• 1 atm tiksliai lygi 101 325 Pa. 10-oji Generalinė svorių ir matų konferencija jį nustatė 1954 metais, Rezoliucijoje 4.
• 1 psi (6,9 kPa) yra tiksli trupmena, tačiau jos neįmanoma užrašyti baigtiniu dešimtainiu skaičiumi dėl pirmiau nurodytos priežasties.

Apvalinimas, kurį iš tikrųjų mato skaitytojas, atsiranda dėl atvaizdavimo, o ne dėl konstantų. Aštuoni reikšminiai skaitmenys yra pakankamai platus formatas, kad būtų parodyta visa apibrėžiančioji reikšmė, ir pakankamai siauras, kad paslėptų paskutinius kompiuterio aritmetikos skaitmenis, kuriuose yra apvalinimo triukšmo, o ne informacijos.

Manometrinis ir absoliutusis slėgis

Padangos manometras nematuoja viso slėgio padangos viduje. Jis matuoja, kiek šis slėgis viršija išorinį oro slėgį. Taip gautas rodmuo yra manometrinis slėgis, o nuo visiško vakuumo skaičiuojamas rodmuo yra absoliutusis slėgis. Jūros lygyje juos skiria maždaug viena atmosfera.

Todėl padangos, kurios manometrinis slėgis yra 32 psi, absoliutusis slėgis yra apie 46,7 psi. Keitiklis nežino, kokio tipo rodmuo įvestas, todėl perskaičiuoja pateiktą skaičių ir nenustato apatinės ribos. Taip daroma tyčia: absoliutusis slėgis negali būti mažesnis už nulį, tačiau mažesnis už nulį manometrinis slėgis yra įprastas dalinis vakuumas.

Dažnai užduodami klausimai

Kiek psi sudaro 1 bar? 1 bar yra 100 000 Pa, o padalijus šią reikšmę iš psi koeficiento gaunama 14,503774 psi aštuonių reikšminių skaitmenų tikslumu. Kasdienėje apytikslėje išraiškoje tai yra 14,5 psi (100 kPa).

Ar baras yra tas pats, kas atmosfera? Ne. Baras yra 100 000 Pa, o standartinė atmosfera yra 101 325 Pa, todėl 1 atm tiksliai lygi 1,01325 bar. Atmosfera yra maždaug 1,3 procento didesnė. Kasdienėje kalboje šie vienetai dažnai vartojami pakaitomis; apytiksliam įverčiui tai tinka, tačiau skaičiavimams – ne.

Kiek kilopaskalių sudaro 1 psi? Aštuonių reikšminių skaitmenų tikslumu tai yra 6,8947573 kPa, paprastai suapvalinama iki 6,895 kPa.

Kodėl psi koeficientas turi tiek daug skaitmenų? Todėl, kad tai yra dalyba, kurios rezultatas niekada nebūna baigtinis. Keitiklis jį sudaro iš tikslaus colio ir tikslios svaro jėgos, užuot išsaugojęs jau sutrumpintą dešimtainį skaičių. Sutrumpintas koeficientas į kiekvieną psi rezultatą įneštų nedidelę paklaidą.

Ar galima perskaičiuoti neigiamą slėgį? Taip. Manometro rodmenys tampa mažesni už nulį, kai slėgis viduje yra mažesnis už išorinį oro slėgį, todėl puslapis perskaičiuoja neigiamas reikšmes, o ne jas atmeta.

Kurį vienetą reikėtų naudoti? Paskalis ir kilopaskalis yra SI vienetai ir įprastai naudojami moksle bei inžinerijoje. Barai paplitę Europos pramonėje ir nardymo įrangoje, psi dažnas Jungtinėse Valstijose ir ant padangų manometrų, o atmosferos dažniausiai naudojamos lyginant su įprastu oro slėgiu jūros lygyje.