Pretvornik enot tlaka: Pa, kPa, bar, atm in psi

Pretvornik enot tlaka

Tlak je sila, ki pritiska na vsak delček površine. Pretvornik enot tlaka pretvori tlak iz ene enote v drugo, na primer funte na kvadratni palec v bare. Ta stran pretvarja med paskali, kilopaskali, bari, standardnimi atmosferami in psi ter hkrati prikaže vseh pet vrednosti.

Kaj počne pretvornik

Obiskovalec vnese eno število in izbere enoto, v kateri je to število zapisano. Stran vrne enak tlak v vseh petih enotah.

• Rezultati so prikazani z osmimi pomembnimi števkami. Zaokrožen je samo prikaz. Pretvorba se izvede na vnesenem številu.
• Rezultat, manjši od 0,0001 ali v velikosti milijarde ali več, je prikazan v znanstvenem zapisu. Nič je prikazano kot navadna 0.
• Negativne vrednosti so dovoljene, ker je lahko odčitek manometra negativen.
• Prazno polje prikaže poziv namesto števila. Povezava z enoto, ki je stran ne ponuja, prikaže sporočilo namesto pretvorbe.

Pet enot

Paskal je tlak, ki ustreza sili enega njutona, porazdeljeni na površino enega kvadratnega metra. Vsaka od drugih štirih enot je določeno število paskalov, pri čemer nobeno od teh števil ni meritev, zato se nobeno sčasoma ne spreminja.

Formula za pretvarjanje tlaka

Ker je vsaka enota tukaj določeni večkratnik paskala, pretvorba obsega eno množenje in nato eno deljenje. Vrednost se najprej pretvori v paskale, nato pa nazaj v želeno enoto:

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

kjer je $P_1$ vneseni tlak, $k_1$ število paskalov v eni enoti izbrane enote, $k_2$ število paskalov v eni enoti želene enote, $P_2$ pa rezultat.

Na poti se nič ne prišteje ali odšteje. Vseh pet lestvic kaže nič pri istem tlaku, zato se spremeni samo velikost koraka. Temperatura je primer, pri katerem to ne velja: Celzijeva in Fahrenheitova lestvica začneta šteti pri različnih izhodiščih, zato bi pretvornik, ki bi samo množil, vrednost 0 °C prikazal kot 0 °F namesto kot 32 °F.

Od kod izvira faktor psi

Psi je tlak ene funt-sile na enem kvadratnem palcu. Pretvornik ga izračuna iz dveh natančnih definicij, namesto da bi prepisal natisnjeno decimalno vrednost:

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

kjer je $F$ ena funt-sila, izražena v njutnih, $A$ pa en kvadratni palec, izražen v kvadratnih metrih.

Oba vhoda sta definiciji. Mednarodni palec je od Sporazuma o mednarodnem jardu in funtu iz 1959 natančno enak 0,0254 m. Funt-sila je mednarodni funt iz leta 1959, ki je natančno 0,45359237 kg, pomnožen s standardnim težnim pospeškom, ki ga je 3. generalna konferenca za uteži in mere določila kot natanko 9,80665 m/s² leta 1901. Ta produkt je natanko 4,4482216152605 N, kot je naveden v posebni publikaciji NIST 811, dodatek B.

Tudi deljenje je natančno, in sicer kot ulomek 8.896.443.230.521 / 1.290.320.000. Njegov decimalni zapis se nikoli ne konča. Začne se z 6.894,757293168362000…, zato je vsaka decimalna vrednost, ki je bila kdaj natisnjena za psi, zaokrožena različica tega zapisa, vključno z vrednostjo 6.894,757 Pa, ki jo navaja NIST.

Primer: avtomobilska pnevmatika pri 32 psi

Pnevmatika, napolnjena do tlaka 32 psi (221 kPa), na vsak kvadratni palec pritiska s silo 32 funtov sile (14,5 kg). Z množenjem s faktorjem psi se ta vrednost pretvori v paskale:

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

Z deljenjem tega rezultata z vsakim od drugih faktorjev dobimo preostale vrednosti. Na osem pomembnih števk stran prikaže 220.632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar in 2,1774708 atm.

Srednji korak si je vredno prebrati dvakrat. Bare dobimo z deljenjem s 100.000, atmosfere pa z deljenjem s 101.325, zato se rezultata razlikujeta za približno 1,3 odstotka. Sta si blizu, vendar nista enaka.

Pogoste pretvorbe tlaka

Vsaka spodnja vrstica prikazuje vrednost, ki jo ena enota predstavlja v drugih štirih enotah, zaokroženo na osem pomembnih števk.

Katere vrednosti so natančne in katere zaokrožene

Štirje od petih faktorjev so natančna cela števila, zato je pretvorba med njimi omejena samo z aritmetiko, ne pa s konstantami.

• 1 kPa je natanko 1.000 Pa. Predpona kilo pomeni tisoč.
• 1 bar je natanko 100.000 Pa. Bar ni enota SI, vendar ga Mednarodni urad za uteži in mere v brošuri SI navaja med enotami, katerih uporaba skupaj s SI je sprejeta, s točno to vrednostjo.
• 1 atm je natanko 101.325 Pa. 10. generalna konferenca za uteži in mere jo je določila leta 1954 v resoluciji 4.
• 1 psi (6,9 kPa) je kot ulomek natančen, kot decimalno število pa nezapisljiv, iz zgoraj navedenega razloga.

Zaokroževanje, ki ga bralec dejansko vidi, izhaja iz prikaza, ne iz konstant. Osem pomembnih števk je dovolj širok zapis, da v celoti prikaže vrednost, ki jo določa definicija, in dovolj ozek, da skrije zadnje števke računalniškega izračuna, ki vsebujejo šum zaradi zaokroževanja, ne pa informacij.

Manometrski in absolutni tlak

Manometer za pnevmatike ne meri celotnega tlaka v pnevmatiki. Meri, za koliko ta tlak presega tlak zunanjega zraka. Tak odčitek je manometrski tlak, odčitek, merjen od popolnega vakuuma, pa je absolutni tlak. Na morski gladini se razlikujeta približno za eno atmosfero.

Pnevmatika pri 32 psi (221 kPa) na manometru ima zato približno 46,7 psi (322 kPa) absolutnega tlaka. Pretvornik ne ve, katera vrsta odčitka je bila vnesena, zato pretvori podano število in ne določi spodnje meje. To je namerno: absolutni tlak ne more pasti pod nič, manometrski tlak pod ničlo pa je običajen delni vakuum.

Pogosta vprašanja

Koliko psi je 1 bar? 1 bar je 100.000 Pa; če to delimo s faktorjem psi, dobimo pri osmih pomembnih števkah 14,503774 psi (100 kPa). V vsakdanji rabi se zaokroži na 14,5 psi (100 kPa).

Ali je bar enak atmosferi? Ne. Bar je 100.000 Pa, standardna atmosfera pa 101.325 Pa, zato je 1 atm natanko 1,01325 bar. Atmosfera je približno 1,3 odstotka večja. V vsakdanji rabi se enoti pogosto zamenjujeta, kar je pri približni vrednosti sprejemljivo, pri izračunu pa napačno.

Koliko kilopaskalov je 1 psi? Pri osmih pomembnih števkah 6,8947573 kPa, običajno navedeno kot 6,895 kPa.

Zakaj ima faktor psi toliko števk? Ker gre za deljenje, ki se nikoli ne izide brez ostanka. Pretvornik ga sestavi iz natančnega palca in natančne funt-sile, namesto da bi shranil decimalno vrednost, ki je bila že skrajšana. Skrajšan faktor bi v vsak rezultat za psi vnesel majhno napako.

Ali je mogoče pretvoriti negativen tlak? Da. Manometrski odčitki padejo pod ničlo, kadar je tlak v notranjosti nižji od zunanjega zraka, zato stran negativne vrednosti pretvori, namesto da bi jih zavrnila.

Katero enoto je treba uporabiti? Paskal in kilopaskal sta enoti SI ter sta standardni v znanosti in tehniki. Bari so pogosti v evropski industriji in na potapljaški opremi, psi je pogost v Združenih državah in na manometrih za pnevmatike, atmosfere pa se večinoma uporabljajo za primerjavo z običajnim zračnim tlakom na morski gladini.