Pascal
Unitate SI derivată · mărime: presiune, tensiune mecanică
01 · Definiție
Presiunea pe care o dă o forță de un newton răspândită uniform pe un metru pătrat. Unitatea este minusculă: atmosfera din jurul nostru înseamnă o sută de mii de pascali.
Micimea pascalului nu este un cusur, ci urmarea unei construcții cinstite a sistemului: este alcătuit din newton și metru, fără factori de potrivire. Practica se descurcă cu prefixe — hectopascali în buletinul meteo, kilopascali în ventilație, megapascali în hidraulică, gigapascali în știința materialelor. Însușirea cea mai însemnată a mărimii stă în altă parte: presiunea nu depinde de forță, ci de aria pe care s-a așezat acea forță. Aceeași femeie lasă urme în parchet cu tocul cui și nu lasă nicio urmă în adidași, fiindcă aria de sprijin diferă de două sute de ori.
Într-un lichid în repaus presiunea se transmite la fel în toate direcțiile — tocmai asta a descoperit Pascal însuși. De aici presa hidraulică: mâna apasă pistonul mic, iar pe cel mare aceeași presiune, înmulțită cu aria mai mare, dă o forță de zeci de ori mai mare. Cricul, frânele și orice presă trăiesc din această regulă, care lămurește totodată de ce presiunea pe fundul vasului depinde numai de înălțimea coloanei, nu și de faptul că vasul este îngust ori larg.
02 · Conversie
Pascali, bari, atmosfere, milimetri de mercur
Nicio meserie nu folosește pascalul curat: meteorologia socotește în hectopascali, oamenii anvelopelor în bari, medicii în milimetri coloană de mercur, tehnica americană în livre pe țol pătrat.
Atmosfera fizică este definită ca fiind exact o sută una de mii trei sute douăzeci și cinci de pascali — presiunea unei coloane de mercur înaltă de șapte sute șaizeci de milimetri la zero grade și sub accelerația gravitațională normală. Atmosfera tehnică este altceva: kilogramul-forță pe centimetru pătrat, nouăzeci și opt de mii șaizeci și șase virgulă cinci pascali. Deosebirea este de trei la sută, iar pe vechile plăcuțe sovietice apar amândouă.
| Unitate | Nume | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|---|
| Pa | pascal, unitate SI | 101325 | calcule de fizică |
| hPa | hectopascal | 1013 | buletin meteo |
| kPa | kilopascal | 101,33 | ventilație, medicină |
| MPa | megapascal | 0,1013 | hidraulică, rezistență |
| GPa | gigapascal | 1,013·10⁻⁴ | modulul de elasticitate al materialelor |
| N/m² | newton pe metru pătrat | 101325 | același lucru cu pascalul |
| bar | bar | 1,01 | tehnică, meteorologie înainte de SI |
| atm | atmosferă fizică | 1 | chimie, condiții de referință |
| at | atmosferă tehnică, kgf/cm² | 1,03 | plăcuțe sovietice de utilaj |
| mmHg | milimetru coloană de mercur, torrul | 760 | medicină, tehnica vidului |
| psi | livră pe țol pătrat | 14,7 | tehnica anglofonă |
| Ba | barye, sistemul CGS | 1013250 | acustică și fizică înainte de SI |
Newtonul pe metru pătrat și pascalul sunt unul și același lucru, deosebirea stă doar în scriere. Hectopascalul este numeric egal cu milibarul, de aceea trecerea meteorologilor la SI nu a cerut schimbarea cifrelor obișnuite
03 · Ordine de mărime
de la vidul dintr-un accelerator la măruntaiele SoareluiO sută una de mii trei sute douăzeci și cinci — atmosfera la nivelul mării
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară presiunea
Un tub gol cu secțiune ovală, răsucit în arc, sub presiune tinde să se îndrepte, iar mișcarea aceasta ajunge la ac printr-o pârghie. Inventat în 1849 și aproape neschimbat de atunci: pe orice compresor și pe orice butelie stă tocmai el.
O cutie ondulată din care aerul a fost scos se strânge și se destinde după atmosferă; un arc o împiedică să se turtească. Un aparat fără o singură picătură de mercur — de aici numele de aneroid, adică fără lichid.
O membrană gravată în siliciu se încovoaie cu câțiva micrometri, iar rezistențele înglobate în ea își schimbă valoarea. Asemenea senzori stau în telefon, în automobil și în stația meteo, și costă mai puțin decât un manometru cu ac.
La presiuni joase nicio membrană nu se mai încovoaie, iar măsurarea se face altfel: după căldura luată de la un fir încălzit. Cu cât gazul este mai rarefiat, cu atât duce mai prost căldura, iar după puterea de încălzire se judecă presiunea până la miimi de pascal.
05 · Reguli de scriere
P majuscul, a minuscul
Simbolul vine de la un nume de familie și de aceea începe cu majusculă, a doua literă fiind minusculă: Pa. Prefixul se scrie lipit, fără spațiu, kilo cu minusculă, mega și giga cu majusculă: kPa, MPa, GPa. Simbolul rusesc este Па.
Un m minuscul înseamnă mili, iar megapascalii scriși mPa devin milipascali — o greșeală de un miliard de ori. Al treilea exemplu este incomplet: tehnica indică aproape totdeauna suprapresiunea, socotită de la atmosferă, iar fără mențiune cifra este ambiguă. Presiunea absolută se notează cu litera a, iar cea relativă cu g, ceea ce în documentația anglofonă arată ca psia și psig.
06 · Unități vecine
Barul este comod prin apropierea de atmosferă, atmosfera este legată de o coloană de mercur, iar pascalul este singurul care decurge din sistem fără potriveli.
o sută de mii de pascali
newton pe metru²
760 mm de mercur
În fișele vecine din Simetrium: newton, din care este alcătuit pascalul, bar și atmosferă ca unități din afara SI cu aceeași menire, psi pentru tehnica anglofonă și milimetru coloană de mercur pentru medicină.
07 · Secțiune istorică
Cum s-a recunoscut că aerul cântărește
Un ucenic al lui Galilei a sudat un tub cu mercur și l-a răsturnat într-un vas: coloana a coborât la șapte sute șaizeci de milimetri și s-a oprit. Deasupra a rămas un gol pe care știința îl socotise până atunci cu neputință.
Blaise Pascal l-a rugat pe cumnatul său să urce un barometru pe vârful unui vulcan din Auvergne. Coloana de mercur a coborât cu opt centimetri: aerul apasă mai slab deasupra muntelui decât deasupra văii, prin urmare atmosfera are greutate.
Inginerii socoteau în kilograme-forță pe centimetru pătrat, meteorologii au introdus barul și milibarul, medicii au rămas la milimetri de mercur. Același manometru purta scări diferite în țări diferite.
A Paisprezecea Conferință Generală a dat unității un nume propriu, deși ea exista în sistem încă din șaizeci. Meteorologii au trecut la hectopascali fără durere: hectopascalul este numeric egal cu milibarul.
Absolută, relativă, și ce arată aparatul
Aproape orice manometru nu măsoară presiunea, ci o diferență: înăuntrul tubului față de afară. De aceea o roată dezumflată arată zero deși are aer în ea, iar un tensiometru casnic dă o sută douăzeci de milimetri peste cei șapte sute șaizeci atmosferici. Presiunea absolută se obține adunând-o pe cea atmosferică, și tocmai ea intră în ecuațiile de stare ale gazelor — confuzia dintre cele două repere rămâne cea mai frecventă greșeală din calculele termice. O subtilitate aparte privește coloana de mercur: înălțimea ei depinde de densitatea mercurului, iar aceasta de temperatură, de aceea definiția prevede zero grade și accelerația gravitațională normală. Medicina trece peste această corecție, metrologia nu, iar etaloanele primare de presiune se construiesc astăzi nu pe mercur, ci pe balanțe de presiune, unde presiunea o dau greutăți de masă cunoscută pe un piston cu aria măsurată exact.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și unitățile din afara sistemului fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are foaia ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 27 de limbi.
Unități SI derivate cu nume propriu
fișa pascalului este deschisăUnități fundamentale SI
cu teracotă — kilogramul, metrul și secunda, din care este alcătuit pascalulUnități din afara SI
cu teracotă — unități de presiune din alte sistemeLimba fișei
27 de limbi. Simbolul Pa este internațional, dar unitatea obișnuită de zi cu zi diferă: hectopascali în buletinul european, țoli de mercur în cel american, milimetri de mercur în cel rusesc.