Pascal
Származtatott SI-egység · mennyiség: nyomás, mechanikai feszültség
01 · Meghatározás
Az a nyomás, amelyet egy newton erő kelt, egyenletesen egy négyzetméterre elosztva. Az egység elenyésző: a körülöttünk lévő atmoszféra százezer pascal.
A pascal kicsinysége nem hiba, hanem a rendszer becsületes felépítésének következménye: newtonból és méterből áll össze, igazító szorzók nélkül. A gyakorlat előtagokkal boldogul — hektopascal az időjárás-jelentésben, kilopascal a szellőzésben, megapascal a hidraulikában, gigapascal az anyagtudományban. A mennyiség legfontosabb tulajdonsága máshol van: a nyomás nem az erőtől függ, hanem attól, mekkora felületre nehezedett az az erő. Ugyanaz a nő tűsarkúval nyomot présel a parkettába, tornacipőben pedig nyomot sem hagy, mert a támaszkodó felület kétszázszorosan tér el.
A nyugvó folyadékban a nyomás minden irányba egyformán adódik tovább — éppen ezt fedezte fel maga Pascal. Innen a hidraulikus sajtó: a kis dugattyút kézzel nyomják, a nagyon pedig ugyanaz a nyomás, a nagyobb felülettel megszorozva, tízszeres erőt ad. Az autóemelő, a fék és minden sajtó ebből a szabályból él, amely egyúttal megmagyarázza, miért függ az edény alján a nyomás csakis az oszlop magasságától, és nem attól, hogy az edény szűk-e vagy széles.
02 · Átszámítás
Pascal, bar, atmoszféra, higanymilliméter
Egyetlen szakma sem használja a pascalt tisztán: a meteorológia hektopascalban számol, a gumisok barban, az orvosok higanymilliméterben, az amerikai technika fontban négyzethüvelykenként.
A fizikai atmoszféra pontosan százegyezer-háromszázhuszonöt pascalként van meghatározva — ez egy hétszázhatvan milliméter magas higanyoszlop nyomása nulla fokon és normál nehézségi gyorsulás mellett. A műszaki atmoszféra más: kilopond négyzetcentiméterenként, kilencvennyolcezer-hatvanhat és fél pascal. A különbség három százalék, és a régi szovjet géptáblákon mindkettő előfordul.
| Egység | Név | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|---|
| Pa | pascal, SI-egység | 101325 | fizikai számítások |
| hPa | hektopascal | 1013 | időjárás-jelentés |
| kPa | kilopascal | 101,33 | szellőzés, orvoslás |
| MPa | megapascal | 0,1013 | hidraulika, szilárdság |
| GPa | gigapascal | 1,013·10⁻⁴ | anyagok rugalmassági modulusa |
| N/m² | newton négyzetméterenként | 101325 | ugyanaz, mint a pascal |
| bar | bar | 1,01 | technika, meteorológia az SI előtt |
| atm | fizikai atmoszféra | 1 | kémia, vonatkoztatási körülmények |
| at | műszaki atmoszféra, kp/cm² | 1,03 | szovjet géptáblák |
| Hgmm | higanymilliméter, a torr | 760 | orvoslás, vákuumtechnika |
| psi | font négyzethüvelykenként | 14,7 | angol nyelvű technika |
| Ba | barye, CGS-rendszer | 1013250 | akusztika és fizika az SI előtt |
A newton négyzetméterenként és a pascal egy és ugyanaz, a különbség csak az írásmódban van. A hektopascal számszerűen egyenlő a millibarral, ezért a meteorológusok SI-re térése nem kívánta meg a megszokott számok megváltoztatását
03 · Nagyságrendek
a gyorsító vákuumától a Nap belsejéigSzázegyezer-háromszázhuszonöt — az atmoszféra a tengerszinten
04 · Mérőeszközök
Mivel mérik a nyomást
Ovális keresztmetszetű üreges cső, ívbe tekerve, nyomás alatt kiegyenesedni igyekszik, és ez a mozgás emelőn át jut a mutatóra. 1849-ben találták fel, és azóta alig változott: minden kompresszoron és gázpalackon éppen ez ül.
A kiszivattyúzott levegőjű bordázott doboz összehúzódik és kitágul az atmoszférát követve; egy rugó akadályozza meg, hogy összeroppanjon. Műszer egyetlen csepp higany nélkül — innen a neve is: aneroid, azaz folyadék nélküli.
A szilíciumba maratott membrán mikrométereket hajlik, a bele épített ellenállások pedig értéket váltanak. Ilyen érzékelők ülnek a telefonban, az autóban és a meteorológiai állomáson, és kevesebbe kerülnek, mint egy mutatós manométer.
Alacsony nyomáson már nincs membrán, amit be lehetne hajlítani, és másképp mérnek: a felhevített szálról elvitt hő szerint. Minél ritkább a gáz, annál rosszabbul viszi el a hőt, és a fűtési teljesítményből következtetnek a nyomásra egészen a pascal ezredrészéig.
05 · Írásszabályok
Nagy P, kis a
A jel családnévből ered, ezért nagybetűvel kezdődik, a második pedig kicsi: Pa. Az előtag egybe, szóköz nélkül íródik, a kilo kicsivel, a mega és a giga nagybetűvel: kPa, MPa, GPa. Az orosz jel: Па.
A kis m millit jelent, így az mPa-ként írt megapascalból millipascal lesz — milliárdszoros hiba. A harmadik példa hiányos: a technika szinte mindig túlnyomást ad meg, az atmoszférától számolva, és megjegyzés nélkül a szám kétértelmű. Az abszolút nyomást a betűvel, a túlnyomást g betűvel jelölik, ami az angol nyelvű dokumentációban psia és psig alakban jelenik meg.
06 · Szomszédos egységek
A bar az atmoszférához való közelségével kényelmes, az atmoszféra higanyoszlophoz van kötve, a pascal pedig az egyetlen, amely igazítás nélkül következik a rendszerből.
százezer pascal
newton méter²-enként
760 mm higany
A Simetrium szomszédos adatlapjain: newton, amelyből a pascal fel van építve, bar és atmoszféra SI-n kívüli, azonos célú egységekként, psi az angol nyelvű technikához, valamint higanymilliméter az orvosláshoz.
07 · Történeti rész
Hogyan ismerték fel, hogy a levegőnek súlya van
Galilei egyik tanítványa beforrasztott egy higannyal telt csövet, és egy tálba fordította: az oszlop hétszázhatvan milliméterig süllyedt, és megállt. Fölötte űr maradt, amelyet a tudomány addig lehetetlennek tartott.
Blaise Pascal megkérte a sógorát, vigyen fel egy barométert egy auvergne-i vulkán csúcsára. A higanyoszlop nyolc centimétert süllyedt: a levegő gyengébben nyom a hegy fölött, mint a völgy fölött, tehát az atmoszférának súlya van.
A mérnökök kilopondban számoltak négyzetcentiméterenként, a meteorológusok bevezették a bart és a millibart, az orvosok maradtak a higanymilliméternél. Ugyanaz a manométer más-más skálát viselt országonként.
A Tizennegyedik Általános Értekezlet saját nevet adott az egységnek, jóllehet a rendszerben hatvan óta létezett. A meteorológusok fájdalommentesen tértek át a hektopascalra: az számszerűen egyenlő a millibarral.
Abszolút, túl- és amit a műszer mutat
Szinte minden manométer nem nyomást mér, hanem különbséget: a cső belseje a külsővel szemben. Ezért mutat nullát a leeresztett kerék, holott van benne levegő, és ezért ad a házi vérnyomásmérő százhúsz millimétert az atmoszféra hétszázhatvanján felül. Az abszolút nyomást az atmoszférikus hozzáadásával kapjuk, és éppen ez szerepel a gázok állapotegyenleteiben — a két viszonyítás összekeverése máig a leggyakoribb hiba a hőtechnikai számításokban. Külön finomság a higanyoszlopot illeti: magassága a higany sűrűségétől függ, az pedig a hőmérséklettől, ezért a meghatározás nulla fokot és normál nehézségi gyorsulást köt ki. Az orvoslás ezt a javítást elhanyagolja, a metrológia nem, és a nyomás elsődleges etalonjait ma nem higanyra, hanem nyomásmérlegre építik, ahol a nyomást ismert tömegű súlyok adják meg pontosan mért felületű dugattyún.
Katalógus · mértékegységek
Minden mennyiségnek egy adatlap
Az SI hét alapegysége, huszonkét saját nevű származtatott egység és a rendszeren kívüli egységek, amelyek nélkül sem a technika, sem a hétköznapok nem boldogulnak. Mindegyiknek külön lapja van: meghatározás, átszámítás, eszközök, írásszabályok. 27 nyelven.
Saját nevű SI-származtatott egységek
a pascal adatlapja nyitvaAz SI alapegységei
terrakottával — a kilogramm, a méter és a másodperc, amelyekből a pascal összeállSI-n kívüli egységek
terrakottával — más rendszerek nyomásegységeiAz adatlap nyelve
27 nyelv. A Pa jel nemzetközi, a megszokott hétköznapi egység viszont eltér: hektopascal az európai jelentésben, higanyhüvelyk az amerikaiban, higanymilliméter az oroszban.