A nyomásmérésekkel kapcsolatban különböző mértékegységeket használnak. A szabványosított SI-egységek létrehozása ellenére az olyan egységek, mint a műszaki atmoszféra (at) vagy a fizikai atmoszféra (atm), illetve a psi - font per négyzet inch - még mindig megtalálhatóak a műszaki alkalmazásokban. Ez a cikk segít rend-szerezni a nyomásegységekkel kapcsolatos ismereteket.
A Pascal (Pa) a nyomás SI alapegysége. Ha a gravitáció 1 m2 -es területre F=1N erővel hat (az 1N érték megfelel az 0,1 kilogramm tömegegység és a g=10m/s2 gravitációs gyorsulás szorzataként meghatározott erőnek), akkor a nyomás 1 Pascal (Pa) lesz.*.
1 Pa = 1N/1m² = 1kg/1m*s²
1 Pa = 1.019716*10-⁵kG/cm², ahol
kG - az az erőegység (kilogramm - erő), ahol 1 kilogramm tömegre a Föld vonzása g = 9,80665 m/s² gyorsulással hat.
A pascal mint nyomásegység a gyakorlatban a légköri nyomás meghatározásakor használatos.
A következőkben az MPa és hPa rövidítéseket használjuk, amelyek a megapascal, azaz 106 Pa, illetve a hektopascal, azaz 102 Pa = 100 Pa rövidítéseket jelentik.
A gyakorlati okokból általánosan használt egység a bar (bar). Az alábbiakban 1 bar átváltását mutatjuk be a megfelelő nyomásértékre Pa egységben.
1 bar = 10⁵ N/m² = 100 000 Pa = 0,1 MPa
1 Pa = 10-5 bar
A fenti átalakításokból kiderül, hogy a Pascal (Pa) a légköri nyomás túl kicsi mértékegység a legtöbb műszaki alkalmazáshoz.
1 bar körülbelül annak a nyomásnak felel meg, amelyet 1 kg tömeg gyakorol 1 cm2 -es területre, vagy 10 t 1 m2 -re.
1. ábra Egységnyi nyomás grafikus ábrázolása
*Kommentár: A g = 9,81 m/s2 gravitációs gyorsulás pontos értékét itt nem használtuk. Ehelyett 10 m/s2 kerekített értéket használtunk.
| A nyomásegységek értékei | |
|---|---|
| mbar | |
| 1 Pa | 0.01 |
| 1 hPa | 1 |
| 1 psi | 68.95 |
| 1 mH20 | 98.07 |
| 1 mmHg (torr) | 1.333 |
| 1 at | 980.67 |
| 1 atm | 1013.3 |
A jogilag elfogadott bar mértékegység 1978-ban váltotta fel a korábban használt at és atm nyomásegységeket. Jelenleg ezek az egységek nem használhatók.
A műszaki légkört (at) egy 10 méter magas vízoszlop alján lévő nyomásértékként határozzák meg. Ahol a sűrűség ρ = 1 kg/dm3 és a gravitációs gyorsulás g = 9,80665 m/s2 esetén érvényes az egyenlet:
1 at = 0,980665 bar = 10 mH₂O
1 at = 98066,5 Pa = 0,0980665 MPa
1 at = 1 kG/cm²
A műszaki légkört (at) 1978-ig széles körben használták a műszaki alkalmazásokban.
A fizikai légköri nyomásegység (atm) referenciapontja a Földön a tengerszinten mért átlagos légköri nyomás. Az 1 atm nyomás 760 mm magasságú higanyoszlopnak felel meg a higanybarométerben, és a következőképpen alakul.
Fizikai atmoszféra egység (atm):
1 atm = 1,01325 bar = 760 Tr = 760 mmHg
1 atm = 101325 Pa = 0,101325 MPa
Az atm egységhez szorosan kapcsolódik a Tor (Tr). Ennek a nem SI-nek minősülő nyomásegységnek a neve a híres olasz fizikus és matematikus, Evangelista Torricelli nevéből származik. 1643-ban végezte el azt a kísérletet, amely a higanyos barométer feltalálásának alapjául szolgált. 1 Tr megközelítőleg megegyezik az 1 mm higanyoszlop által kifejtett nyomással.
A nyomás mértékegysége Tor (Tr):
1 Tr ≈ 0,999999857533699 mmHg
1 Tr = 1/760 atm
Az 1 milliméter magas higanyoszlop által kifejtett nyomás, ahol a higyany sűrűsége 13,5951 g/cm³ és a gravitációs gyorsulás 9,80665 m/s². Az első higanyos barométer feltalálása óta eltelt hosszú idő ellenére még mindig sok helyen használnak ilyen készülékeket.
A nyomás mmHg egysége:
1 mmHg = 133,322387415 Pa
A higanymilliméter és a pascal a hidrosztatikus nyomás mértékegysége.
Fontos érdekesség, hogy a higanymilliméteres oszlop az orvostudományban a vérnyomást írja le. Hasonló módon használták a milliméteres vízoszlopot is (mmH2O), amelyet ma már nem tekintünk szabványosnak.
A fent felsoroltak közül csak a bar és a pascal szerepel a Nemzetközi Egységrendszerben (SI). Az USA-ban a metrikus rendszerhez kapcsolódó mértékegységeket gazdasági és műszaki kontextusban használják. A termékleírásokban vagy adatlapokon a vonatkozó információkat azonban általában psi-ben (font per négyzet hüvelyk) adják meg. Nyomás egység psi:
1 psi = 1 ibf/in², ahol:
ibf - az erő egysége (font-erő), amelyet úgy határoznak meg, mint az az erő, amelyet egy 1 font súlyú test fejt ki, feltételezve, hogy a Föld gyorsulásának állandó értéke g = 9,80665 m/s²,
in/inch vagy inch - 25,4 mm-es mértékegység. Magyarországon hidraulikus és pneumatikus alkalmazásokban egyaránt használt csövek és szerelvények csatlakozásainak meghatározására.
1 psi = 6,894.75729 Pa = 6,894 kPa
A leírt jelenségek típusától függően különböző nyomásegységeket használunk, melyek a földrajzi elhelyezkedés függvényében is eltérhetnek. Ugyanazokat az adatokat, amelyek az USA-ban például egy eszköz adott elemében fellépő mechanikai feszültségre vonatkoznak, a magyarországitól eltérő mértékegységekkel fogják leírni. A feszültség SI-egysége a pascal (Pa). Ezzel szemben az USA-ban általánosan használt egység a font per négyzethüvelyk (psi).
A következő átváltások segítségével könnyedén konvertálhatunk a legnépszerűbb nyomásmértékegységek között.
Leírás:
1 bar (bar) = 100 000 Pa = 0,1 MPa = 1,02 at = 0,987 atm = 750 ,062Tr = 750,062 mmHg = 14,50377 psi
1 megapaskal (MPa) = 1000 000 Pa = 10 bar = 10,2 at = 9,87 atm = 7500,638 Tr = 7 500,638 mmHg = 145,038 psi
1 font per négyzethüvelyk (psi) = 6894,76 Pa = 0,06895 bar = 0,07 at = 0,07031 atm = 51,715 Tr = 51,715 mmHg
1 méter vízoszlop (mH2O) = 9806,38 Pa = 0,09806 bar = 0,10 at = 0,09678 atm = 73,554 Tr = 73,554 mmHg = 1,422 psi
1 Higany milliméter (mmHg) = 133,322 Pa = 0,00133 bar = 0,00136 at = 0,00132 atm = 1.000000142 Tr = 0,01934 psi
1 Tor (Tr) = 133,322 Pa = 0,00133 bar = 0,00136 at = 0,00132 atm = 0,999999857 mmHg = 0,01934 psi
1 műszaki atmoszféra (at) = 98066,50 Pa = 0,981 bar = 0,96784 atm = 735,561 Tr = 735,561 mmHg = 14,223 psi
1 fizikai atmoszféra (atm) = 101325 Pa = 1,01325 bar = 1,0332 at = 760,002 Tr = 7 760,002 mmHg = 14,696 psi
A nyomásegységek átváltására példát találhatunk a nyomástávadó készülékeink, például a JUMO TAROS S47 P specifikációjában. A 0-6 bar relatív nyomás mérési tartományú változatban a szakadási nyomás 60 bar. Ez azt jelenti, hogy 60 bar = 6MPa = 61,183 at = 59,215 atm = 870,226 psi = 37503,18 mmHg nyomáson a készülék helyrehozhatatlanul károsodik.
Érdemes megemlíteni egy speciális nyomásmérő eszközt is, mégpedig a nyomáskülönbség-távadót. Itt a mérési tartomány 0 és 5 mbar között van. Ez azt jelenti, hogy az érzékelő által a membrán két oldalához vezetett nyomásértékek különbsége maximum 5 mbar = 500 Pa = 5 hPa = 0,0051 at = 0,00493 atm = 0,0725 psi lehet.