Pascal
Unidad derivada del SI · magnitud: presión, tensión mecánica
01 · Definición
La presión que ejerce una fuerza de un newton repartida uniformemente sobre un metro cuadrado. La unidad es diminuta: la atmósfera que nos rodea son cien mil pascales.
La pequeñez del pascal no es un defecto, sino la consecuencia de haber construido el sistema con honradez: está armado a partir del newton y el metro sin factores de ajuste. La práctica se arregla con prefijos: hectopascales en el parte meteorológico, kilopascales en ventilación, megapascales en hidráulica, gigapascales en ciencia de materiales. La propiedad esencial de la magnitud está en otra parte: la presión no depende de la fuerza, sino del área sobre la que esa fuerza se posa. La misma mujer hunde el parqué con un tacón de aguja y no deja huella con zapatillas, porque el área de apoyo difiere doscientas veces.
En un líquido en reposo la presión se transmite por igual en todas las direcciones: eso es lo que descubrió el propio Pascal. De ahí la prensa hidráulica: la mano empuja el pistón pequeño, y en el grande esa misma presión, multiplicada por un área mayor, da una fuerza decenas de veces superior. El gato del coche, los frenos y cualquier prensa viven de esta regla, que además explica por qué la presión en el fondo de un recipiente depende sólo de la altura de la columna y no de que el recipiente sea estrecho o ancho.
02 · Conversión
Pascales, bares, atmósferas, milímetros de mercurio
Ningún oficio usa el pascal a secas: la meteorología cuenta en hectopascales, los del neumático en bares, los médicos en milímetros de mercurio, la técnica estadounidense en libras por pulgada cuadrada.
La atmósfera normal se define como exactamente ciento un mil trescientos veinticinco pascales: la presión de una columna de mercurio de setecientos sesenta milímetros a cero grados y bajo la aceleración normal de la gravedad. La atmósfera técnica es otra cosa: el kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado, noventa y ocho mil sesenta y seis con cinco pascales. La diferencia es del tres por ciento, y en las viejas placas soviéticas aparecen ambas.
| Unidad | Nombre | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|---|
| Pa | pascal, unidad del SI | 101325 | cálculos de física |
| hPa | hectopascal | 1013 | parte meteorológico |
| kPa | kilopascal | 101,33 | ventilación, medicina |
| MPa | megapascal | 0,1013 | hidráulica, resistencia |
| GPa | gigapascal | 1,013·10⁻⁴ | módulo de elasticidad de los materiales |
| N/m² | newton por metro cuadrado | 101325 | lo mismo que el pascal |
| bar | bar | 1,01 | técnica, meteorología antes del SI |
| atm | atmósfera normal | 1 | química, condiciones de referencia |
| at | atmósfera técnica, kgf/cm² | 1,03 | placas soviéticas de equipos |
| mmHg | milímetro de mercurio, el torr | 760 | medicina, técnica del vacío |
| psi | libra por pulgada cuadrada | 14,7 | técnica anglófona |
| Ba | baria, sistema CGS | 1013250 | acústica y física antes del SI |
El newton por metro cuadrado y el pascal son una misma cosa; la diferencia está sólo en la escritura. El hectopascal es numéricamente igual al milibar, por eso el paso de los meteorólogos al SI no exigió cambiar las cifras de siempre
03 · Órdenes de magnitud
del vacío de un acelerador al interior del SolCiento un mil trescientos veinticinco — la atmósfera al nivel del mar
04 · Instrumentos de medida
Con qué se mide la presión
Un tubo hueco de sección ovalada, enrollado en arco, tiende a enderezarse bajo presión, y ese movimiento pasa a la aguja mediante una palanca. Inventado en 1849 y apenas cambiado desde entonces: es justo el que lleva cualquier compresor y cualquier botella de gas.
Una cápsula ondulada a la que se ha extraído el aire se comprime y se expande siguiendo a la atmósfera; un muelle impide que se aplaste. Un aparato sin una gota de mercurio: de ahí el nombre de aneroide, sin líquido.
Una membrana grabada en silicio se flexiona unas micras, y las resistencias integradas en ella cambian de valor. Esos sensores están en el teléfono, en el coche y en la estación meteorológica, y cuestan menos que un manómetro de aguja.
A bajas presiones ya no hay membrana que flexionar, y se mide de otro modo: por el calor que se lleva un filamento caliente. Cuanto más enrarecido el gas, peor evacúa el calor, y por la potencia de calentamiento se juzga la presión hasta las milésimas de pascal.
05 · Reglas de escritura
P mayúscula, a minúscula
El símbolo procede de un apellido y por eso empieza con mayúscula, con la segunda letra minúscula: Pa. El prefijo se escribe unido y sin espacio, kilo en minúscula, mega y giga en mayúscula: kPa, MPa, GPa. El símbolo ruso es Па.
Una m minúscula significa mili, y los megapascales escritos como mPa se convierten en milipascales: un error por mil millones. El tercer ejemplo está incompleto: en la técnica casi siempre se indica la presión manométrica, contada desde la atmósfera, y sin nota la cifra es ambigua. La presión absoluta se marca con una a y la manométrica con una g, lo que en la documentación anglófona se ve como psia y psig.
06 · Unidades vecinas
El bar resulta cómodo por su cercanía a la atmósfera, la atmósfera está atada a una columna de mercurio, y el pascal es el único que se deduce del sistema sin ajustes.
cien mil pascales
newton por metro²
760 mm de mercurio
En las fichas vecinas de Simetrium: newton, del cual está construido el pascal, bar y atmósfera como unidades ajenas al SI del mismo cometido, psi para la técnica anglófona, y milímetro de mercurio para la medicina.
07 · Sección histórica
Cómo se reconoció que el aire pesa
Un discípulo de Galileo selló un tubo con mercurio y lo volcó en una cubeta: la columna bajó hasta setecientos sesenta milímetros y se detuvo. Encima quedó un vacío que la ciencia había tenido hasta entonces por imposible.
Blaise Pascal pidió a su cuñado que subiera un barómetro a la cima de un volcán de Auvernia. La columna de mercurio bajó ocho centímetros: el aire pesa menos sobre la montaña que sobre el valle, y por tanto la atmósfera tiene peso.
Los ingenieros contaban en kilogramos-fuerza por centímetro cuadrado, los meteorólogos introdujeron el bar y el milibar, los médicos se quedaron con los milímetros de mercurio. Un mismo manómetro llevaba escalas distintas según el país.
La Decimocuarta Conferencia General dio a la unidad un nombre propio, aunque existía en el sistema desde el sesenta. Los meteorólogos pasaron al hectopascal sin dolor: es numéricamente igual al milibar.
Absoluta, manométrica, y lo que marca el aparato
Casi todo manómetro no mide presión, sino una diferencia: dentro del tubo frente a fuera. Por eso una rueda desinflada marca cero aunque tenga aire, y un tensiómetro doméstico da ciento veinte milímetros por encima de los setecientos sesenta atmosféricos. La presión absoluta se obtiene sumando la atmosférica, y es ella la que entra en las ecuaciones de estado de los gases: confundir ambas referencias sigue siendo el error más frecuente en los cálculos térmicos. Una sutileza aparte atañe a la columna de mercurio: su altura depende de la densidad del mercurio, y ésta de la temperatura, por lo que la definición estipula cero grados y la aceleración normal de la gravedad. La medicina desdeña esa corrección; la metrología, no, y los patrones primarios de presión se construyen hoy no sobre mercurio, sino sobre balanzas de presión, donde la presión la fijan masas conocidas sobre un pistón de área medida con precisión.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y las unidades ajenas al sistema sin las que no se apañan ni la técnica ni la vida diaria. Cada una, una hoja aparte: definición, conversión, instrumentos, reglas de escritura. En 19 idiomas.
Unidades derivadas del SI con nombre propio
ficha del pascal abiertaUnidades básicas del SI
en terracota: el kilogramo, el metro y el segundo, con los que se compone el pascalUnidades ajenas al SI
en terracota: unidades de presión de otros sistemasIdioma de la ficha
19 idiomas. El símbolo Pa es internacional, pero la unidad habitual del día a día cambia: hectopascales en el parte europeo, pulgadas de mercurio en el estadounidense, milímetros de mercurio en el ruso.