Spiediena mērvienību pārveidotājs: Pa, kPa, bar, atm, psi

Spiediena mērvienību pārveidotājs

Spiediens ir spēks, kas iedarbojas uz katru virsmas laukuma daļu. Spiediena mērvienību pārveidotājs izsaka spiedienu no vienas mērvienības citā, piemēram, pārvērš mārciņspēku uz kvadrātcollu bāros. Šī lapa pārveido paskālus, kilopaskālus, bārus, standarta atmosfēras un psi, vienlaikus parādot visas piecas vērtības.

Ko dara pārveidotājs

Lietotājs ievada vienu skaitli un izvēlas mērvienību, kurā šis skaitlis ir izteikts. Lapa parāda to pašu spiedienu visās piecās mērvienībās.

• Rezultāti tiek parādīti ar astoņiem nozīmīgajiem cipariem. Noapaļots tiek tikai attēlojums. Pārveidošana tiek veikta ar ievadīto skaitli.
• Rezultāts, kura lielums ir mazāks par 0,0001 vai ir vismaz miljards, tiek parādīts zinātniskajā pierakstā. Nulle tiek parādīta kā parasts 0.
• Negatīvas vērtības ir pieļaujamas, jo manometra rādījums var būt negatīvs.
• Tukšs lauks parāda uzaicinājumu, nevis skaitli. Saite ar mērvienību, ko lapa nepiedāvā, parāda ziņojumu, nevis pārveidojumu.

Piecas mērvienības

Paskāls ir viens ņūtons spēka, kas sadalīts pa vienu kvadrātmetru. Katra no pārējām četrām mērvienībām atbilst noteiktam paskālu skaitam, un neviens no šiem skaitļiem nav mērījums, tāpēc laika gaitā tas nemainās.

Spiediena pārveidošanas formula

Tā kā katra šeit izmantotā mērvienība ir noteikts paskāla reizinājums, pārveidošana sastāv no vienas reizināšanas un pēc tam vienas dalīšanas. Vērtību vispirms pārvērš paskālos un tad no tiem pārveido vajadzīgajā mērvienībā:

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

kur $P_1$ ir ievadītais spiediens, $k_1$ ir paskālu skaits vienā izvēlētās mērvienības vienībā, $k_2$ ir paskālu skaits vienā vajadzīgās mērvienības vienībā, bet $P_2$ ir rezultāts.

Pa ceļam nekas netiek pieskaitīts vai atņemts. Visas piecas skalas rāda nulli pie viena un tā paša spiediena, tāpēc mainās tikai iedaļas lielums. Temperatūra ir gadījums, kad tas nav spēkā: Celsija un Fārenheita skalas sāk skaitīt no atšķirīgiem punktiem, tāpēc pārveidotājs, kas tikai reizinātu, 0 °C uzrādītu kā 0 °F, nevis kā 32 °F.

No kurienes rodas psi koeficients

Psi ir viena mārciņspēka spiediens uz vienu kvadrātcollu. Pārveidotājs to aprēķina, izmantojot divas precīzas definīcijas, nevis nokopējot drukātu decimāldaļu:

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

kur $F$ ir viens mārciņspēks ņūtonos un $A$ ir viena kvadrātcolla kvadrātmetros.

Abi ievaddati ir definīcijas. Starptautiskā colla kopš 1959. gada Starptautiskā jarda un mārciņas nolīguma ir tieši 0,0254 m. Mārciņspēks ir 1959. gada starptautiskā mārciņa, kas ir tieši 0,45359237 kg, reizināta ar standarta gravitācijas paātrinājumu, kuru 3. Vispārējā svaru un mēru konference 1901. gadā noteica kā tieši 9,80665 m/s². Šis reizinājums ir tieši 4,4482216152605 N, kā norādīts NIST speciālajā publikācijā 811, B pielikumā.

Arī dalījums ir precīzs — tā ir daļa 8 896 443 230 521 / 1 290 320 000. Tās decimālpieraksts nekad nebeidzas. Tas sākas ar 6 894,757293168362000…, tāpēc katrs psi decimālpieraksts, kas jebkad publicēts, ir noapaļota šīs vērtības versija, tostarp NIST norādītie 6 894,757 Pa.

Piemērs: automašīnas riepa ar spiedienu 32 psi

Riepa, kas piepūsta līdz 32 psi, uz katru kvadrātcollu rada 32 mārciņspēka. Reizinot ar psi koeficientu, šo vērtību pārvērš paskālos:

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

Dalot šo rezultātu ar katru no pārējiem koeficientiem, iegūst atlikušās vērtības. Ar astoņiem nozīmīgajiem cipariem lapa rāda 220 632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar un 2,1774708 atm.

Starpposmu ir vērts izlasīt divreiz. Bārus iegūst, dalot ar 100 000, bet atmosfēras — dalot ar 101 325, tāpēc abas atbildes atšķiras par aptuveni 1,3 procentiem. Tās ir tuvas, bet nav vienādas.

Biežākie spiediena pārveidojumi

Katrā turpmākās tabulas rindā parādīta vērtība, ko viena mērvienība dod pārējās četrās, ar astoņiem nozīmīgajiem cipariem.

Kuras vērtības ir precīzas un kuras noapaļotas

Četri no pieciem koeficientiem ir precīzi veseli skaitļi, tāpēc pārveidošanu starp tiem ierobežo tikai aritmētika, nevis konstantes.

• 1 kPa ir tieši 1 000 Pa. Priedēklis kilo nozīmē vienu tūkstoti.
• 1 bar ir tieši 100 000 Pa. Bārs nav SI mērvienība, taču Starptautiskais svaru un mēru birojs to iekļauj SI brošūrā starp mērvienībām, kuras atļauts lietot kopā ar SI, ar šo precīzo vērtību.
• 1 atm ir tieši 101 325 Pa. 10. Vispārējā svaru un mēru konference to noteica 1954. gadā ar Rezolūciju 4.
• 1 psi (6,9 kPa) ir precīza kā daļa, bet decimālpierakstā neizsakāma iepriekš minētā iemesla dēļ.

Noapaļošana, ko lasītājs faktiski redz, rodas attēlošanas, nevis konstantu dēļ. Astoņi nozīmīgie cipari ir pietiekami, lai pilnībā parādītu definējošo vērtību, un pietiekami maz, lai paslēptu pēdējos datora aritmētikas ciparus, kas satur noapaļošanas kļūdas, nevis informāciju.

Manometriskais spiediens un absolūtais spiediens

Riepu manometrs nemēra visu spiedienu riepas iekšpusē. Tas mēra, par cik šis spiediens pārsniedz ārējā gaisa spiedienu. Šādi iegūts rādījums ir manometriskais spiediens, bet no pilnīga vakuuma skaitīts rādījums ir absolūtais spiediens. Jūras līmenī abi atšķiras aptuveni par vienu atmosfēru.

Tāpēc riepā, kuras manometriskais spiediens ir 32 psi (221 kPa), absolūtais spiediens ir aptuveni 46,7 psi (322 kPa). Pārveidotājs nezina, kāda veida rādījums ir ievadīts, tāpēc pārveido skaitli tādu, kāds tas ir, un nenosaka apakšējo robežu. Tas ir apzināti: absolūtais spiediens nevar būt mazāks par nulli, bet negatīvs manometriskais spiediens atbilst parastam daļējam vakuumam.

Biežāk uzdotie jautājumi

Cik psi ir 1 bar? 1 bar ir 100 000 Pa, un, dalot šo vērtību ar psi koeficientu, iegūst 14,503774 psi ar astoņiem nozīmīgajiem cipariem. Ikdienā noapaļotā vērtība ir 14,5 psi.

Vai bārs ir tas pats, kas atmosfēra? Nē. Bārs ir 100 000 Pa, bet standarta atmosfēra ir 101 325 Pa, tāpēc 1 atm ir tieši 1,01325 bar. Atmosfēra ir aptuveni par 1,3 procentiem lielāka. Ikdienas lietojumā šīs mērvienības bieži aizstāj vienu ar otru; aptuvenam skaitlim tas ir pieņemami, bet aprēķinam — nepareizi.

Cik kilopaskālu ir 1 psi? Ar astoņiem nozīmīgajiem cipariem 6,8947573 kPa, parasti noapaļojot līdz 6,895 kPa.

Kāpēc psi koeficientā ir tik daudz ciparu? Tāpēc, ka dalījuma rezultāts nav izsakāms ar galīgu decimālpierakstu. Pārveidotājs to veido no precīzas collas un precīza mārciņspēka, nevis saglabā decimāldaļu, kas jau iepriekš saīsināta. Saīsināts koeficients katrā psi rezultātā radītu nelielu kļūdu.

Vai negatīvu spiedienu var pārveidot? Jā. Manometra rādījumi kļūst mazāki par nulli, ja spiediens iekšpusē ir zemāks nekā ārējā gaisa spiediens, tāpēc lapa pārveido negatīvas vērtības, nevis tās noraida.

Kura mērvienība jāizmanto? Paskāls un kilopaskāls ir SI mērvienības un zinātnē un inženierzinātnēs tiek izmantoti kā standarts. Bāri ir izplatīti Eiropas rūpniecībā un niršanas aprīkojumā, psi ir izplatīti Amerikas Savienotajās Valstīs un riepu manometros, bet atmosfēras galvenokārt izmanto salīdzināšanai ar parasto gaisa spiedienu jūras līmenī.