Atmosferă
atm — unitate din afara SI · mărime: presiune · exact 101 325 Pa
Fântânarii florentini se plângeau că nicio pompă nu ridică apa mai sus de zece metri și jumătate, oricât te-ai strădui. Galilei a glumit că naturii i se termină, pare-se, groaza de vid. Elevul său Torricelli a vrut să verifice serios și a înlocuit apa cu mercur — de paisprezece ori mai greu, deci coloana iese mai scurtă și încape pe o masă. Mercurul din tubul sigilat s-a oprit la șaptezeci și șase de centimetri, iar deasupra a rămas un gol care nu ar fi trebuit să existe. Pompa, așadar, nu aspiră nimic: aerul împinge apa în tub, și o împinge exact cu forța pe care această coloană o poate echilibra. Trăim, scria Torricelli, scufundați pe fundul unui ocean de aer.
01 · Definiție
Atmosfera este o unitate de presiune din afara SI, egală exact cu 101 325 de pascali. Numărul nu este măsurat, ci stabilit: este presiunea unei coloane de mercur înaltă de 760 mm la zero grade, cu accelerația gravitațională normală, calculată o dată și fixată ca definiție din 1954.
Observați ce s-a întâmplat cu logica. La început unitatea era un obiect: o coloană de mercur pe care o puteai turna, măsura cu rigla și vedea cu ochii. Apoi obiectul a fost calculat prin densitatea mercurului și greutate, a ieșit un număr de cinci cifre — și numărul însuși a fost declarat unitate. Mercurul a devenit inutil: dacă mâine se dovedește că densitatea lui e cunoscută ceva mai exact, atmosfera nu tresare, fiindcă ea nu mai este despre mercur.
Înșelătoare la această unitate este doar a doua jumătate a numelui. Atmosfera «normală» nu spune nimic despre ce se petrece dincolo de fereastră: presiunea reală la sol oscilează de la 870 de hectopascali în ochiul unui taifun până la 1085 deasupra Siberiei de iarnă, iar exact o atmosferă apare, la drept vorbind, din întâmplare. Este un punct de referință, nu o măsurare: la ea se raportează volumele gazelor, de la ea se socotesc temperaturile de fierbere, cu ea se etalonează manometrele — și tot ea e numită din obișnuință «presiune normală», deși o presiune normală nu există în natură.
Din numărul fixat decurge toată aritmetica acestei fișe: atmosfera este exact de 760 de ori mai mare decât milimetrul coloanei de mercur, de 1,013 25 ori mai mare decât barul și de 1,033 ori mai mare decât atmosfera tehnică — acel «at», kilogramul-forță pe centimetru pătrat, confundat până azi cu cea adevărată. Diferența este de trei procente: destul cât să strice un calcul și prea puțin cât să observi eroarea pe manometru.
O atmosferă înseamnă zece tone trei sute treizeci de kilograme de aer așezate pe fiecare metru pătrat: pe umerii unui adult vreo șase sute de kilograme, pe palmă o sută cincizeci. Nu ne strivește fiindcă apasă și din afară, și dinăuntru — dar e destul să iei jumătate de pe o parte și diferența devine o forță foarte simțitoare. Ventuza, paiul, ridicătorul cu vid pentru sticlă și cutia toracică la inspirație funcționează pe același principiu: să scazi puțin presiunea pe o parte și să lași atmosfera să facă treaba.
02 · Conversie
Introduceți o valoare — fișa o convertește în celelalte unități
Trei familii: însăși scara presiunilor, obiecte familiare sub această presiune și condițiile standard fixate de atmosferă.
Capcana principală nu stă în coeficienți, ci în punctul de la care se socotește. Un manometru obișnuit — de anvelope, de compresor, oricare cu ac — arată suprapresiunea, adică diferența față de aerul din jur; «doi și jumătate în roată» înseamnă trei și jumătate absoluți. Formulele legilor gazelor, temperaturile de fierbere și solubilitățile cer presiunea absolută. De aici cele două litere din cataloagele englezești, psig și psia, și tot de aici jumătate din calculele stricate: a le confunda înseamnă a greși exact cu o atmosferă, ceea ce la presiuni mici depășește însăși mărimea măsurată.
| Notație | Ce înseamnă | Valoare | Unde se întâlnește |
|---|---|---|---|
| atm | atmosferă normală | 1,0000 | chimie, scufundări |
| Pa | pascal, unitatea SI | 101325 Pa | norme și calcule |
| kPa | kilopascal | 101,325 | anvelope, tehnică în SI |
| bar | bar | 1,01325 | hidraulică, scufundări |
| hPa | hectopascal, adică milibar | 1013,3 | buletine meteo |
| mmHg | torr | 760,00 | medicină, tehnica vidului |
| at | tehnică, kgf/cm² | 1,0332 | documentație veche |
| psi | livră pe inch pătrat | 14,696 | tehnică anglo-saxonă |
| mmHg | Tensiune arterială | 101325 Pa | 120 mm — sistolica la un adult sănătos |
| bar | Anvelopă de autoturism | 101325 Pa | 2,5 bar la manometru |
| atm | Butelie de scafandru | 101325 Pa | 200 de atmosfere într-una de oțel |
| hPa | Buletin meteo | 101325 Pa | 1013 hPa la sol |
| atm | Condiții standard IUPAC | 101325 Pa | 1 bar din 1982, înainte atmosfera |
| kPa | Condiții normale | 101325 Pa | 101,325 kPa și 0 °C |
| mmHg | Verificare barometrică | 101325 Pa | 760 mm la 0 °C și g₀ |
Conversiile sunt exacte: toate aceste unități sunt definite prin pascal cu coeficienți întregi și niciuna nu se corectează prin experiment. Singurul număr viu din tabel este hectopascalul: el coincide cu milibarul, și de aceea meteorologia a schimbat unitatea fără să reinstruiască observatorii și fără să redeseneze hărțile.
03 · Ordine de mărime
logaritmul zecimal al presiunii, atmosfereDomeniul locuibil și tehnica obișnuită
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară atmosfera
Un tub de sticlă de un metru, sigilat la un capăt, umplut cu mercur și răsturnat într-o cupă: mercurul coboară până se oprește la înălțimea de echilibru, iar deasupra rămâne vidul lui Torricelli — primul vid făcut de mână omenească. Instrumentul este impecabil de exact și cu totul incomod: cântărește, nu suportă înclinarea și cere corecții pentru temperatura mercurului și pentru gravitația locală. În schimb nu are nevoie de etalonare — rigla este scara.
Același principiu dus până la metrologie: cupa este închisă dedesubt cu un săculeț de piele, iar cu un șurub nivelul ei este adus de fiecare dată la zeroul scării — un vârf de fildeș care trebuie să atingă abia-abia propria reflexie în mercur. Abia apoi se citește vârful coloanei cu vernier, cu precizie de o zecime de milimetru. Cu asemenea barometre s-a fixat presiunea pe standurile de verificare până la mijlocul secolului XX, și tocmai din indicațiile lor, aduse la zero grade și la gravitația normală, a crescut numărul 101 325.
În locul mercurului, o cutiuță plată și ondulată din care s-a scos aerul: se turtește puțin când presiunea crește și se îndreaptă când scade. Cursa peretelui ei este de zecimi de milimetru, iar tot tertipul instrumentului stă în pârghiile care măresc mișcarea până la deviația acului. Un aneroid poate fi purtat, scăpat pe jos și atârnat în hol, dar cu timpul minte: arcul obosește și trebuie comparat cu cel cu mercur. Astfel una și aceeași mărime a căpătat un instrument «corect» și unul «comod».
În telefon trăiește o membrană de siliciu cât un fir de nisip: se încovoaie sub presiune, iar odată cu încovoierea se schimbă capacitatea sau rezistența mărcilor tensometrice de pe marginea ei. Sensibilitatea este de circa zece pascali, adică mai puțin de un metru de altitudine, și de aceea navigația deosebește etajul întâi de al treilea. În lume sunt astăzi mai multe barometre decât termometre, iar indicațiile lor, adunate de la milioane de telefoane, intră deja în modelele de prognoză meteo.
05 · Reguli de scriere
Trei litere mici și o rezervă
Unitatea nu poartă numele unei persoane, de aceea simbolul se scrie cu literă mică; prefixele nu i se atașează.
«A» majuscul apare în cataloagele de echipamente importate și înseamnă întotdeauna neglijență, nu o altă unitate. Barul diferă de atmosferă cu 1,3 procente și a fost introdus tocmai pentru a da un număr rotund de pascali; meteorologia a renunțat la atmosferă în favoarea lui încă din anii treizeci, iar buletinele sunt date în hectopascali, egali numeric cu milibarii. «At»-ul tehnic este kilogramul-forță pe centimetru pătrat, cu trei procente mai mic decât cel adevărat, iar în documentația veche apare mai des decât atm. Ultimul rând din dreapta este despre ceea ce lipsește: fără mențiunea «absolută» sau «relativă», o valoare de presiune este incompletă, și aceasta este singura rezervă care nu poate fi omisă.
07 · Secțiunea istorică
Cum a devenit vidul o unitate
Experimentul a durat un minut, dar s-a discutat despre el douăzeci de ani: deasupra mercurului din tub s-a găsit un gol care, după convingerea generală, nu putea exista. Torricelli a explicat totul dintr-odată: coloana este ținută de greutatea aerului, iar înălțimea ei nu e constantă — se schimba de la o zi la alta. Un instrument născocit pentru o dispută filozofică s-a dovedit numaidecât prezicător al vremii, și acesta este singurul caz în care meteorologia s-a născut din vid.
Blaise Pascal a judecat: dacă aerul ține coloana, atunci pe munte aerul e mai puțin și coloana trebuie să scadă. El însuși era prea firav cu sănătatea, așa că pe Puy de Dôme a urcat cumnatul său, Florin Périer, cu două tuburi: unul l-a lăsat la poale, în grija unui călugăr, celălalt l-a dus sus. Pe vârf mercurul a coborât cu trei degete și o linie. Disputa s-a încheiat: aerul cântărește, și cântărește mai puțin pe măsură ce urci.
Primarul Magdeburgului, Otto von Guericke, a alăturat două emisfere de cupru, a scos aerul cu propria pompă și a chemat atelaje să le smulgă. Opt cai de fiecare parte nu au reușit; la o jumătate de metru diametru, atmosfera ținea sfera cu o forță de circa două tone. Calculul e limpede pentru oricine știe să înmulțească suprafața cu presiunea, dar spectacolul a explicat-o mai bine decât orice demonstrație — și a intrat în manuale pentru patru secole.
Spre mijlocul secolului XX a ieșit la iveală un neajuns: definiția prin 760 de milimetri de mercur târa după sine densitatea mercurului și gravitația locală, iar ambele mărimi erau tot mai precis determinate. A zecea Conferință Generală de Măsuri și Greutăți a tăiat nodul, declarând atmosfera egală prin definiție cu 101 325 de pascali. Unitatea și-a pierdut legătura cu o substanță și a devenit un simplu factor — același procedeu prin care mai târziu metrul, apoi kilogramul, au fost desprinse de obiectele lor.
Unitatea care a fost desființată și n-a putut fi înlăturată
Atmosfera nu face parte din SI și folosirea ei nu este recomandată: presiunea are pascalul, iar pentru valori mari, prefixele lui. Cu toate acestea unitatea se menține acolo unde nu contează numărul, ci comparația cu aerul de afară. Chimistul scrie «reacție la 3 atm» fiindcă pentru el esențial este de câte ori depășește presiunea atmosferică; scafandrul socotește adâncimea în atmosfere fiindcă fiecare zece metri de apă adaugă exact una, iar acesta e cel mai comod calcul din meseria lui; manometrul de anvelope este gradat în bari și atm, întrucât diferența dintre ei e mai mică decât eroarea aparatului. Paradoxul metrologic stă în aceea că, după 1954, atmosfera a încetat să fie o măsurare și a devenit un factor exact — adică tocmai ceea ce e comod de folosit și tocmai ceea ce nu poate fi verificat prin experiment. Se poate verifica un barometru, nu o unitate; iar un barometru etalonat în pascali va arăta o atmosferă doar printr-o rară coincidență. Rudele ei au avut o soartă asemănătoare: milimetrul coloanei de mercur este și el definit prin pascal și este și el viu — în medicină, unde cu el se măsoară tensiunea arterială, și nicio recomandare nu a schimbat asta.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și unități din afara SI fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are fișa ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 36 de limbi.
Presiunea: unitățile și motivele lor
o mărime, vreo zece scăriUnitățile fundamentale SI
kilogram, metru, secundăLimba fișei
36 de limbi. Simbolul atm este internațional, dar scările obișnuite nu sunt: în traducere, tabelele sunt aduse la practica locală.