Prevodník jednotiek tlaku: Pa, kPa, bar, atm a psi

Prevodník tlakových jednotiek

Tlak je veľkosť sily pôsobiacej na každú časť povrchu. Prevodník tlakových jednotiek prevádza tlak z jednej jednotky na inú, napríklad z libier na štvorcový palec na bary. Táto stránka prevádza medzi pascalmi, kilopascalmi, barmi, štandardnými atmosférami a psi a zobrazuje všetkých päť hodnôt naraz.

Čo prevodník robí

Používateľ zadá jedno číslo a vyberie jednotku, v ktorej je toto číslo uvedené. Stránka zobrazí rovnaký tlak vo všetkých piatich jednotkách.

• Výsledky sa zobrazujú na osem platných číslic. Zaokrúhľuje sa iba zobrazenie. Prevod sa vykonáva s číslom v zadanom tvare.
• Výsledok s veľkosťou menšou než 0,0001 alebo výsledok s hodnotou miliarda či viac sa zobrazí vo vedeckom zápise. Nula sa zobrazí ako obyčajné 0.
• Záporné hodnoty sú povolené, pretože údaj na manometri môže byť záporný.
• Prázdne pole zobrazí výzvu namiesto čísla. Odkaz s jednotkou, ktorú stránka neponúka, zobrazí správu namiesto prepočtu.

Päť jednotiek

Pascal je sila jedného newtonu rozložená na ploche jedného štvorcového metra. Ostatné štyri jednotky sú každá pevným násobkom pascalu a žiadne z týchto čísel nie je meraním, takže sa časom nemení.

Vzorec na prepočet tlaku

Keďže každá jednotka je pevným násobkom pascalu, prepočet pozostáva z jedného násobenia a jedného delenia. Hodnota sa najprv prevedie na pascaly a potom späť do požadovanej jednotky:

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

kde $P_1$ je zadaný tlak, $k_1$ je počet pascalov v jednej jednotke zvolenej jednotky, $k_2$ je počet pascalov v jednej jednotke požadovanej jednotky a $P_2$ je výsledok.

Počas prepočtu sa nič nepripočítava ani neodpočítava. Všetkých päť stupníc ukazuje nulu pri rovnakom tlaku, takže sa mení iba veľkosť kroku. Teplota je prípad, keď to neplatí: stupnice Celzia a Fahrenheita začínajú v rôznych bodoch, takže prevodník, ktorý by iba násobil, by zobrazil 0 °C ako 0 °F namiesto 32 °F.

Odkiaľ pochádza koeficient psi

Psi je jedna libra-sila pôsobiaca na jeden štvorcový palec. Prevodník ho zostavuje z dvoch presných definícií namiesto preberania vytlačeného desatinného čísla:

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

kde $F$ je jedna libra-sila v newtonoch a $A$ je jeden štvorcový palec v štvorcových metroch.

Oba vstupy sú definície. Medzinárodný palec má od Medzinárodnej dohody o yardoch a librách z roku 1959 presnú dĺžku 0,0254 m. Libra-sila je medzinárodná libra z roku 1959 s presnou hmotnosťou 0,45359237 kg vynásobená štandardným gravitačným zrýchlením, ktoré 3. Generálna konferencia pre váhy a miery stanovila presne na 9,80665 m/s² v roku 1901. Tento súčin je presne 4,4482216152605 N, ako je uvedené v špeciálnej publikácii NIST 811, prílohe B.

Aj delenie je presné, a to ako zlomok 8 896 443 230 521 / 1 290 320 000. Jeho desatinný rozvoj nekončí. Začína sa číslom 6 894,757293168362000…, takže každé desatinné číslo vytlačené pre psi je jeho zaokrúhlenou podobou vrátane hodnoty 6 894,757 Pa uvedenej organizáciou NIST.

Príklad: pneumatika automobilu s tlakom 32 psi

Pneumatika nahustená na 32 psi (221 kPa) pôsobí na každý štvorcový palec silou 32 libier-sily. Vynásobením koeficientom psi sa táto hodnota prevedie na pascaly:

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

Vydelením tohto výsledku každým z ostatných koeficientov získame zvyšné hodnoty. Na osem platných číslic stránka zobrazuje 220 632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar a 2,1774708 atm.

Stredný krok sa oplatí prečítať dvakrát. Bary vzniknú delením číslom 100 000 a atmosféry delením číslom 101 325, takže tieto dve odpovede sa líšia približne o 1,3 percenta. Sú si blízke, ale nie sú rovnaké.

Bežné prepočty tlaku

Každý riadok nižšie uvádza hodnotu, ktorú jedna jednotka vytvorí v ostatných štyroch, na osem platných číslic.

Ktoré hodnoty sú presné a ktoré zaokrúhlené

Štyri z piatich koeficientov sú presné celé čísla, takže prepočet medzi nimi obmedzuje iba aritmetika, nie konštanty.

• 1 kPa je presne 1 000 Pa. Predpona kilo znamená tisíc.
• 1 bar je presne 100 000 Pa. Bar nie je jednotkou SI, ale Medzinárodný úrad pre váhy a miery ho uvádza v Brožúre SI medzi jednotkami prijatými na používanie spolu so SI, s touto presnou hodnotou.
• 1 atm je presne 101 325 Pa. 10. Generálna konferencia pre váhy a miery ju stanovila v 1954 v rezolúcii 4.
• Hodnota 1 psi je presná ako zlomok a nedá sa zapísať konečným desatinným číslom z dôvodu uvedeného vyššie.

Zaokrúhlenie, ktoré čitateľ skutočne uvidí, pochádza zo zobrazenia, nie z konštánt. Osem platných číslic stačí na úplné zobrazenie celej definujúcej hodnoty a zároveň skryje posledné číslice počítačového výpočtu, ktoré obsahujú zaokrúhľovaciu odchýlku, nie informáciu.

Manometrický tlak a absolútny tlak

Manometer na pneumatike nemeria celý tlak vo vnútri pneumatiky. Meria, o koľko tento tlak prevyšuje tlak vonkajšieho vzduchu. Takto získaný údaj je manometrický tlak, zatiaľ čo údaj vzťahovaný k úplnému vákuu je absolútny tlak. Na úrovni mora sa tieto dve hodnoty líšia približne o jednu atmosféru.

Pneumatika, pri ktorej manometer ukazuje tlak 32 psi, má preto absolútny tlak približne 46,7 psi. Prevodník nevie, aký druh údaja bol zadaný, preto číslo prevedie tak, ako bolo zadané, a nenastavuje dolnú hranicu. Je to zámerné: absolútny tlak nemôže klesnúť pod nulu, ale manometrický tlak môže byť nižší než nula, čo zodpovedá bežnému čiastočnému vákuu.

Najčastejšie otázky

Koľko psi je 1 bar? 1 bar je 100 000 Pa a po vydelení koeficientom psi dostaneme pri ôsmich platných čísliciach 14,503774 psi (100 kPa). V bežnom zaokrúhlení je to 14,5 psi (100 kPa).

Je bar to isté ako atmosféra? Nie. Bar je 100 000 Pa a štandardná atmosféra je 101 325 Pa, takže 1 atm je presne 1,01325 bar. Atmosféra je približne o 1,3 percenta väčšia. V bežnom používaní sa tieto dve jednotky často zamieňajú, čo je pri približnom údaji prijateľné, ale pri výpočte nesprávne.

Koľko kilopascalov je 1 psi? Pri ôsmich platných čísliciach 6,8947573 kPa, zvyčajne uvádzaných ako 6,895 kPa.

Prečo má koeficient psi toľko číslic? Pretože ide o delenie, ktorého výsledok nie je konečné desatinné číslo. Prevodník ho zostavuje z presného palca a presnej libry-sily namiesto uloženia desatinného čísla, ktoré už bolo skrátené. Skrátený koeficient by vniesol malú chybu do každého výsledku v psi.

Dá sa prepočítať záporný tlak? Áno. Údaje z manometra klesajú pod nulu vždy, keď je tlak vo vnútri nižší než tlak vonkajšieho vzduchu, takže stránka záporné hodnoty prevedie namiesto ich odmietnutia.

Ktorá jednotka sa má používať? Pascal a kilopascal sú jednotky SI a používajú sa ako štandard vo vede a technike. Bary sú bežné v európskom priemysle a na potápačskom vybavení, psi sa bežne používa v Spojených štátoch a na manometroch pneumatík a atmosféry sa väčšinou používajú na porovnanie s obvyklým tlakom vzduchu na úrovni mora.