Pascal
Odvodená jednotka SI · veličina: tlak, mechanické napätie
01 · Definícia
Tlak, ktorý vyvolá sila jedného newtonu rovnomerne rozložená na metri štvorcovom. Jednotka je nepatrná: atmosféra okolo nás je stotisíc pascalov.
Malosť pascalu nie je nedostatok, ale dôsledok poctivej stavby sústavy: je zložený z newtonu a metra bez dorovnávacích činiteľov. Prax si vystačí s predponami — hektopascaly v predpovedi počasia, kilopascaly vo vzduchotechnike, megapascaly v hydraulike, gigapascaly v náuke o materiáloch. Najpodstatnejšia vlastnosť veličiny je inde: tlak nezávisí od sily, ale od toho, na akú plochu tá sila dosadla. Tá istá žena vytlačí do parkiet jamky podpätkom ihlou a v teniskách nezanechá stopu, lebo oporná plocha sa líši dvestonásobne.
V kvapaline v pokoji sa tlak prenáša rovnako do všetkých smerov — práve to objavil sám Pascal. Odtiaľ hydraulický lis: na malý piest sa tlačí rukou a na veľkom ten istý tlak, vynásobený väčšou plochou, dá silu desaťkrát väčšiu. Automobilový zdvihák, brzdy aj každý lis žijú týmto pravidlom, ktoré zároveň vysvetľuje, prečo tlak na dne nádoby závisí len od výšky stĺpca, a nie od toho, či je nádoba úzka alebo široká.
02 · Prevod
Pascaly, bary, atmosféry, milimetre ortuti
Nijaký odbor nepoužíva pascal v čistej podobe: meteorológia počíta v hektopascaloch, pneumatikári v baroch, lekári v milimetroch ortuťového stĺpca, americká technika v librách na štvorcový palec.
Fyzikálna atmosféra je určená ako presne stojedentisíc tristo dvadsaťpäť pascalov — je to tlak stĺpca ortuti s výškou sedemsto šesťdesiat milimetrov pri nule stupňov a normálnom tiažovom zrýchlení. Technická atmosféra je čosi iné: kilopond na centimeter štvorcový, deväťdesiatosemtisíc šesťdesiatšesť a pol pascalu. Rozdiel je tri percentá a na starých sovietskych štítkoch sa vyskytujú obe.
| Jednotka | Názov | Hodnota | Kde sa vyskytuje |
|---|---|---|---|
| Pa | pascal, jednotka SI | 101325 | fyzikálne výpočty |
| hPa | hektopascal | 1013 | predpoveď počasia |
| kPa | kilopascal | 101,33 | vzduchotechnika, medicína |
| MPa | megapascal | 0,1013 | hydraulika, pevnosť |
| GPa | gigapascal | 1,013·10⁻⁴ | modul pružnosti materiálov |
| N/m² | newton na meter štvorcový | 101325 | to isté ako pascal |
| bar | bar | 1,01 | technika, meteorológia pred SI |
| atm | fyzikálna atmosféra | 1 | chémia, vzťažné podmienky |
| at | technická atmosféra, kp/cm² | 1,03 | sovietske štítky strojov |
| mmHg | milimeter ortuťového stĺpca, torr | 760 | medicína, vákuová technika |
| psi | libra na štvorcový palec | 14,7 | anglofónna technika |
| Ba | barye, sústava CGS | 1013250 | akustika a fyzika pred SI |
Newton na meter štvorcový a pascal sú jedno a to isté, rozdiel je len v zápise. Hektopascal sa číselne rovná milibaru, preto prechod meteorológov na SI nevyžadoval meniť zvyknuté čísla
03 · Rády veličín
od vákua v urýchľovači po vnútro SlnkaStojedentisíc tristo dvadsaťpäť — atmosféra na hladine mora
04 · Meracie prístroje
Čím sa meria tlak
Dutá trubica oválneho prierezu, stočená do oblúka, sa pod tlakom snaží narovnať a tento pohyb sa pákou prenáša na ručičku. Vynájdený v roku 1849 a odvtedy takmer nezmenený: na každom kompresore a tlakovej fľaši sedí práve on.
Vlnitá škatuľka s odčerpaným vzduchom sa sťahuje a rozpína v súlade s atmosférou; pružina jej bráni zrútiť sa. Prístroj bez jedinej kvapky ortuti — odtiaľ meno aneroid, čiže bezkvapalinový.
Membrána vyleptaná v kremíku sa prehne o mikrometre a odpory do nej zabudované zmenia hodnotu. Také snímače sedia v telefóne, aute aj meteorologickej stanici a stoja menej než ručičkový manometer.
Pri nízkych tlakoch sa membrána už neprehne a meria sa inak: podľa tepla odvádzaného z rozžeraveného vlákna. Čím redší plyn, tým horšie odvádza teplo, a z vykurovacieho výkonu sa usudzuje na tlak až po tisíciny pascalu.
05 · Pravidlá zápisu
Veľké P, malé a
Značka je odvodená od priezviska, a preto sa začína veľkým písmenom, druhé je malé: Pa. Predpona sa píše spolu bez medzery, kilo malým písmenom, mega a giga veľkými: kPa, MPa, GPa. Ruská značka je Па.
Malé m znamená mili, a megapascaly zapísané ako mPa sa menia na milipascaly — chyba miliardkrát. Tretí príklad je neúplný: v technike sa takmer vždy udáva pretlak, počítaný od atmosféry, a bez poznámky je číslo dvojznačné. Absolútny tlak sa značí písmenom a a pretlak písmenom g, čo v anglojazyčnej dokumentácii vyzerá ako psia a psig.
06 · Susedné jednotky
Bar je pohodlný blízkosťou k atmosfére, atmosféra je pripútaná k ortuťovému stĺpcu a pascal je jediný, kto vychádza zo sústavy bez dorovnania.
stotisíc pascalov
newton na meter²
760 mm ortuti
V susedných listoch Simetria: newton, z ktorého je pascal postavený, bar a atmosféra ako jednotky mimo SI toho istého určenia, psi pre anglofónnu techniku a milimeter ortuťového stĺpca pre medicínu.
07 · Historický oddiel
Ako sa poznalo, že vzduch váži
Galileiho žiak zatavil trubicu s ortuťou a prevrátil ju do misky: stĺpec klesol na sedemsto šesťdesiat milimetrov a zastavil sa. Nad ním zostalo prázdno, ktoré veda dovtedy pokladala za nemožné.
Blaise Pascal požiadal švagra, aby vyniesol barometer na vrchol sopky v Auvergne. Stĺpec ortuti klesol o osem centimetrov: vzduch tlačí nad horou slabšie než nad dolinou, a teda atmosféra má váhu.
Inžinieri počítali v kilopondoch na centimeter štvorcový, meteorológovia zaviedli bar a milibar, lekári zostali pri milimetroch ortuti. Ten istý manometer mal v rôznych krajinách rôzne stupnice.
Štrnásta generálna konferencia dala jednotke vlastné meno, hoci v sústave existovala už od šesťdesiateho roku. Meteorológovia prešli na hektopascaly bezbolestne: hektopascal sa číselne rovná milibaru.
Absolútny, pretlak a to, čo ukazuje prístroj
Takmer každý manometer nemeria tlak, ale rozdiel: vnútri trubice proti vonkajšku. Preto vypustené koleso ukazuje nulu, hoci je v ňom vzduch, a domáci tlakomer dá stodvadsať milimetrov nad atmosférických sedemsto šesťdesiat. Absolútny tlak získame pripočítaním atmosférického a práve on vstupuje do stavových rovníc plynu — zámena oboch vzťažných hladín zostáva najčastejšou chybou v tepelných výpočtoch. Osobitná jemnosť sa týka ortuťového stĺpca: jeho výška závisí od hustoty ortuti a tá od teploty, preto definícia stanovuje nula stupňov a normálne tiažové zrýchlenie. Medicína túto opravu obchádza, metrológia nie, a primárne etalóny tlaku sa dnes nestavajú na ortuti, ale na piestových tlakomeroch, kde tlak zadávajú závažia známej hmotnosti na pieste presne zmeranej plochy.
Katalóg · meracie jednotky
List pre každú veličinu
Sedem základných jednotiek SI, dvadsaťdva odvodených s vlastnými názvami a jednotky mimo sústavy, bez ktorých sa nezaobíde technika ani bežný život. Každá má svoj list: definícia, prevod, prístroje, pravidlá zápisu. V 27 jazykoch.
Odvodené jednotky SI s vlastným názvom
otvorený list pascaluZákladné jednotky SI
terakotou — kilogram, meter a sekunda, z ktorých je pascal zloženýJednotky mimo SI
terakotou — jednotky tlaku iných sústavJazyk listu
27 jazykov. Značka Pa je medzinárodná, ale zvyknutá jednotka bežného života sa líši: hektopascaly v európskej predpovedi, palce ortuti v americkej, milimetre ortuti v ruskej.