Вивчаємо одиниці вимірювання тиску

Незнаючий людина досить легко може заплутатися у всіх існуючих одиницях вимірювання тиску. І це цілком зрозуміло, адже кожна галузь науки використовує свої показники. Мета даної статті - розібратися з виникаючими складнощами.

Типологія

У першу чергу потрібно розповісти про те, що існує два види тиску:

1. Абсолютна. Це тиск, який прийнято вимірювати щодо абсолютного нуля (Чого можна досягти виключно у вакуумі).

2. Відносне. Воно вимірюється відносно земної атмосфери.

Пояснимо дану ситуацію: якщо абсолютний тиск у вакуумі дорівнюватиме нулю, то відносне - мінус одиниці. І навпаки, атмосферний тиск за абсолютною шкалою дорівнюватиме 1, і 0 - за відносною.

Визначення одиниць

Важливим є наступне твердження: одиниці виміру тиску можна визначити одним із двох відомих на сьогоднішній день способів:

1. За допомогою висоти стовпа рідини (уравновешивающего тиск в певному фізичному процесі). У такому випадку вимірювання відбувається в одиницях водяного стовпа (позначення: мм.вод.ст) при 4 ° С - це так званий дюйм вод.ст. (In H₂O) або ж фут вод.ст. (Позначення: ft Н₂О) або ртутного стовпа (мм.рт.ст). При 0 ° С (з умовою нормального прискорення падіння) це дюйм рт.ст. (In Hg). У нашій країні найчастіше використовуються не фути, а міліметри ртутного стовпа. Тому корисною буде наступна інформація: 1 дюйм = 25,4 мм, 1 фут = 30,48 сантиметрам.

2. Завдяки одиницям площі і сили.

Про систему СІ

Отже, вивчаємо далі одиниці вимірювання тиску. Головна інформація про це міститься в системі СІ, тобто в Міжнародній системі одиниць. Прийнята вона була міжнародною спільнотою ще в далекому 1960 році, при цьому одиницею вимірювання сили є Ньютон (позначення: Н), а площі - 1 м² (Метр квадратний). Завдяки цим показникам і можна знайти одиницю тиску - це один Па (Паскаль). Визначається він відношенням сили до площі. У вигляді формули це виглядає наступним чином: 1 Па = 1 Н / м².

Похідні

Розглядаючи одиниці виміру тиску, варто сказати і про те, що вони, природно, мають свої похідні. Так, вчені найчастіше використовують такі визначення, хоча класифікацію можна продовжити і далі:

1. кілопаскалях (кПа): 1 кПа = 10³ Па.

2. мегапаскалей (мПа): 1 МПа = 10³ кПа, а також = 10⁶Па.

одиниці вимірювання атмосферного тиску

Проте варто сказати і про те, що поряд із системою СІ сьогодні не менш поширені і використовуються інші одиниці виміру тиску, прийняті раніше. До того ж часто використовуються і так звані позасистемні одиниці, які заслуговують особливої уваги.

Торре

Існує ще одна позначення одиниці тиску, іменоване Торре. Пов'язано це назва з іменем Еванджеліста Торрічеллі - італійського математика і фізика, який до того ж був учнем великого Г. Галілея. Важливий наступний факт: саме Торрічеллі винайшов ртутний барометр. Сама ж ця одиниця вимірювання тиску (1 торр) дорівнює гідростатичному тиску досліджуваного стовпа ртуті (обов'язково висотою 1 мм) на плоску підставу (обов'язково при температурі 0 ° С). При цьому 1 торр = 13,5951 міліметра водного стовпа = 133,322 Па. Також важливо наступне рівняння: 1 атмосфера = 760 торр.

Технічна система

Існує ще технічна система одиниць, абревіатура якої виглядає наступним чином: МКГСС (розшифровка: метр, кілограм-сила, секунда). У даному випадку сила вимірюється саме в кілограмах і дорівнює 9,8 Н. Одиниця тиску в такому випадку виглядає наступним чином: кгс / м² або ж кгс / см² і носить назву технічної атмосфери (або ж метричної) - ат. Якщо встановлюється надлишковий тиск, одиниця виміру пишеться як «ати».

Фізична система одиниць

Позначається дана система вимірювання наступній абревіатурою: СГС (розшифровка: сантиметр, грам, секунда). У цьому випадку одиниця сили, яка використовується, - дина (відповідає 10^-5 Н). У даній системі одиниця вимірювання тиску називається «бар» і обчислюється відношенням одного дина до сантиметру квадратному: 1 дин / см². Однак існує один нюанс: є ще одна позасистемна метеорологічна одиниця виміру тиску, яка також називається «бар». Вона має дещо інші показники: 1 бар = 106 дин / см², що іноді викликає плутанину. Ще одна позасистемна (поза системою СІ) одиниця виміру тиску, яка найчастіше використовується на практиці, це нормальна (або фізична) атмосфера, яка дорівнює 760 міліметрів ртутного стовпа. Ці одиниці мають свої похідні, що використовуються для полегшення процесу обчислення.

Інші системи

Існує ще одна система вимірювання тиску - МТС (розшифровка: метр-тонна-секунда), яка також має свою одиницю, іменовану «пьеза». Одна пз (тобто пьеза) = 1 сн / м². У свою чергу один сн - це сила в 1 стін. Варто сказати і про те, що в англомовних країнах для вимірювання тиску використовується найчастіше позначення «psi» - пси (один psi дорівнює відношенню lbf / in²) - Один фунт сили ділиться на квадратний дюйм (при цьому 1 дюйм = 0,4536 кг). Якщо воно застосовується для визначення абсолютного тиску, одиниця виміру буде такою: psia (приставка «а», тобто absolute - абсолютний). У разі вимірювання надлишкового тиску це буде виглядати як psig (приставка «g», тобто gage, що перекладається як «надлишковий», «зайвий»).

Основні співвідношення

Розбираючись в одиницях виміру тиску, людина нерідко плутається у всіх показниках. Для полегшення цього процесу були складені спеціальні таблиці, завдяки яким можна в лічені хвилини перевести показники з однієї системи в іншу. Найбільш поширені співвідношення виглядають наступним чином: 1 ат = 10⁴кгс / м²(1 кгс / см²), Що також дорівнює 0,98 • 10⁵Па (чому відповідають 98 кПа і 0,098 МПа). При цьому атмосфера = 0,98 • 10³мбар (це дорівнює 0,98 бар і 0,97 атм). Ну і, звичайно ж, не варто забувати, що це ще дорівнює 10⁴міліметрів водяного стовпа, що відповідає 10 м водного і 735 мм ртутного стовпа.

Помилки

Обов'язково потрібно сказати і про те, що при розрахунках можуть виникати невеликі помилки, якими, втім, у деяких ситуаціях нехтують:

1. Помилку в 2% можна не помітити при різниці між технічною і стандартною атмосферами, а також однією десятою частиною МПа, тобто мегапаскалей: 1 ат = 1 бар = 0,1 МПа.

2. Допустима також помилка в 3% при розгляді фізичної та технічної атмосфер: 1 ат = 1 атм.

Дані показники дуже важливі, оскільки потреба в перекладі зазначених одиниць виникає часто (основна причина: використання обладнання різних країн виготовлення, до того ж різних років випуску).

Чим вимірюють тиск

Розглянувши різні одиниці вимірювання тиску (газу, атмосферного тиску і т.д.), варто також приділити увагу тим інструментам, завдяки яким і отримують шукані показники. Так, для цього використовуються мембранні, рідинні (найпростіші і точні вимірювачі), пружинні, електричні та теплові манометри самих різних конструкцій (при цьому можуть використовуватися як прості, так і вельми складні оптичні та електронні схеми). Розглянувши одиниці вимірювання атмосферного тиску, варто сказати, що прилади, якими цей показник визначається, називаються барометрами (від грецького «baros» - «тяжкість», «metreo» - «вимірюю»). Якщо ж треба визначити тиск, який нижче атмосферного, тут вже використовуються вакуумметри. При виникненні необхідності дізнатися різницю між двома тисками (якщо жодне з них не є атмосферним) треба використовувати дифманометри, тобто диференціальні манометри.

Особистість