Конвертер одиниць тиску: Па, кПа, бар, атм і psi

Конвертер одиниць тиску

Тиск — це величина сили, що діє на кожну ділянку поверхні. Конвертер одиниць тиску перетворює тиск з однієї одиниці в іншу, наприклад фунти-сили на квадратний дюйм у бари. Ця сторінка перетворює значення між паскалями, кілопаскалями, барами, стандартними атмосферами та psi і показує всі п’ять значень одночасно.

Що робить конвертер

Користувач вводить одне число й обирає одиницю, у якій його записано. Сторінка показує той самий тиск у всіх п’яти одиницях.

• Результати показуються з вісьмома значущими цифрами. Округлюється лише відображення. Перетворення виконується над введеним числом.
• Результат, менший за 0,0001 або більший чи рівний мільярду, показується в науковій нотації. Нуль показується як звичайне 0.
• Від’ємні значення приймаються, оскільки показання манометра можуть бути від’ємними.
• Порожнє поле видає підказку, а не число. Посилання з одиницею, якої немає на сторінці, видає повідомлення, а не результат перетворення.

П’ять одиниць

Паскаль — це один ньютон сили, розподілений на один квадратний метр. Кожна з інших чотирьох одиниць — це фіксоване число паскалів, і жодна з цих кількостей не є результатом вимірювання, тому з часом вони не змінюються.

Формула перетворення тиску

Оскільки кожна одиниця тут є фіксованим кратним паскаля, перетворення складається з одного множення, а потім одного ділення. Значення спочатку переводиться в паскалі, а потім із них — у потрібну одиницю:

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

де $P_1$ — введений тиск, $k_1$ — кількість паскалів в одній одиниці обраної одиниці, $k_2$ — кількість паскалів в одній одиниці потрібної одиниці, а $P_2$ — результат.

У процесі нічого не додається й не віднімається. Усі п’ять шкал показують нуль за однакового тиску, тому змінюється лише розмір кроку. Температура — це випадок, коли це неправильно: шкали Цельсія та Фаренгейта починають відлік із різних точок, тому конвертер, який лише множить, показав би 0 °C як 0 °F замість 32 °F.

Походження коефіцієнта psi

Psi — це один фунт-сила, що діє на один квадратний дюйм. Конвертер обчислює його за двома точними визначеннями, а не копіює надруковане десяткове значення:

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

де $F$ — один фунт-сила в ньютонах, а $A$ — один квадратний дюйм у квадратних метрах.

Обидва вхідні значення є визначеннями. Міжнародний дюйм має точне значення 0,0254 м від Міжнародної угоди про ярд і фунт від 1959 року. Фунт-сила — це міжнародний фунт 1959 року, точно еквівалентний 0,45359237 кг, помножений на стандартне прискорення вільного падіння, яке 3-я Генеральна конференція з мір і ваг встановила точно на рівні 9,80665 м/с² у 1901 році. Цей добуток точно дорівнює 4,4482216152605 Н, як наведено в спеціальній публікації NIST 811, додаток B.

Ділення також є точним — це дріб 8 896 443 230 521 / 1 290 320 000. Його десятковий запис ніколи не закінчується. Він починається з 6 894,757293168362000…, тому кожне десяткове значення psi, коли-небудь надруковане, є його округленою версією, зокрема 6 894,757 Па, наведене NIST.

Приклад: автомобільна шина під тиском 32 psi

Шина, накачана до 32 psi (221 кПа), витримує 32 фунт (14,5 кг)-сили на кожен квадратний дюйм. Множення на коефіцієнт psi переводить це значення в паскалі:

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

Ділення цього результату на кожен з інших коефіцієнтів дає решту значень. До восьми значущих цифр сторінка показує 220 632,23 Па, 220,63223 кПа, 2,2063223 бар і 2,1774708 атм.

Проміжний крок варто перечитати двічі. Бари отримують діленням на 100 000, а атмосфери — діленням на 101 325, тому два результати відрізняються приблизно на 1,3 відсотка. Вони близькі, але не однакові.

Поширені перетворення тиску

Кожен наведений нижче рядок показує, якому значенню в інших чотирьох одиницях відповідає одна одиниця, до восьми значущих цифр.

Які значення точні, а які округлені

Чотири з п’яти коефіцієнтів є точними цілими числами, тому взаємне перетворення обмежене лише арифметикою, а не точністю сталих.

• 1 кПа точно дорівнює 1 000 Па. Префікс кіло означає одну тисячу.
• 1 бар точно дорівнює 100 000 Па. Бар не є одиницею SI, але Міжнародне бюро мір і ваг наводить його в брошурі SI серед одиниць, дозволених до використання разом із SI, із цим точним значенням.
• 1 атм точно дорівнює 101 325 Па. 10-та Генеральна конференція з мір і ваг встановила це значення у 1954 році в резолюції 4.
• 1 psi (6,9 кПа) є точним дробом, але не може бути записане десятковим дробом без кінця з наведеної вище причини.

Округлення, яке фактично бачить читач, зумовлене відображенням, а не сталими. Вісім значущих цифр достатньо, щоб повністю показати визначальне значення, і водночас достатньо мало, щоб приховати останні цифри комп’ютерних обчислень, у яких міститься шум округлення, а не інформація.

Манометричний та абсолютний тиск

Манометр для шин не вимірює весь тиск усередині шини. Він вимірює, наскільки цей тиск перевищує тиск зовнішнього повітря. Таке показання називають манометричним тиском, а тиск, відлічений від повного вакууму, — абсолютним. На рівні моря ці два значення відрізняються приблизно на одну атмосферу.

Тому шина з показанням 32 psi (221 кПа) на манометрі має приблизно 46,7 psi (322 кПа) абсолютного тиску. Конвертер не знає, який тип показання введено, тому перетворює число як є й не встановлює нижньої межі. Це зроблено навмисно: абсолютний тиск не може бути нижчим за нуль, але манометричний тиск нижче нуля є звичайним частковим вакуумом.

Поширені запитання

Скільки psi становить 1 бар? 1 бар дорівнює 100 000 Па, а ділення цього значення на коефіцієнт psi дає 14,503774 psi (100 кПа) до восьми значущих цифр. У повсякденному округленні це 14,5 psi (100 кПа).

Бар — це те саме, що атмосфера? Ні. Бар дорівнює 100 000 Па, а стандартна атмосфера — 101 325 Па, тому 1 атм точно дорівнює 1,01325 бар. Атмосфера приблизно на 1,3 відсотка більша. У повсякденному вжитку ці два значення часто взаємозамінюють, що прийнятно для приблизної оцінки, але неправильно в обчисленнях.

Скільки кілопаскалів становить 1 psi? 6,8947573 кПа до восьми значущих цифр; зазвичай наводять значення 6,895 кПа.

Чому коефіцієнт psi містить так багато цифр? Тому що результат цього ділення ніколи не є цілим числом. Конвертер обчислює його з точних значень дюйма та фунта-сили, а не зберігає десяткове число, яке вже було скорочено. Скорочений коефіцієнт вносив би невелику похибку в кожен результат у psi.

Чи можна перетворити від’ємний тиск? Так. Показання манометра стають нижчими за нуль, коли тиск усередині нижчий за тиск зовнішнього повітря, тому сторінка перетворює від’ємні значення, а не відхиляє їх.

Яку одиницю слід використовувати? Паскаль і кілопаскаль є одиницями SI та стандартними одиницями в науці й техніці. Бари поширені в європейській промисловості та на водолазному обладнанні, psi — у США та на манометрах для шин, а атмосфери здебільшого використовують для порівняння зі звичайним атмосферним тиском на рівні моря.