Atmosfera
atm — vansistemska jedinica · veličina: pritisak · tačno 101 325 Pa
Firentinski bunardžije žalili su se da nijedna pumpa ne diže vodu više od deset i po metara, koliko god se čovek trudio. Galilej se našalio da prirodi očigledno ponestaje straha od praznine. Njegov učenik Toričeli odlučio je da to ozbiljno proveri i vodu zamenio živom — ona je četrnaest puta teža, pa će stub ispasti kraći i stati na sto. Živa u zapečaćenoj cevi zaustavila se na sedamdeset šest centimetara, a iznad nje ostala je praznina koje ne bi smelo da bude. Pumpa, ispostavlja se, ništa ne usisava: vodu u cev utiskuje vazduh, i utiskuje je tačno onom silom koju ovaj stub može da uravnoteži. Živimo, pisao je Toričeli, uranjeni na dnu vazdušnog okeana.
01 · Definicija
Atmosfera je vansistemska jedinica pritiska, jednaka tačno 101 325 paskala. Broj nije izmeren nego utvrđen: to je pritisak stuba žive visine 760 mm na nula stepeni i pri normalnom ubrzanju slobodnog pada, jednom izračunat i od 1954. godine ustaljen kao definicija.
Obratite pažnju šta se dogodilo sa logikom. Najpre je jedinica bila predmet: stub žive koji se mogao naliti, izmeriti lenjirom i videti očima. Potom je predmet izračunat preko gustine žive i sile teže, dobijen je petocifreni broj — i sam broj je proglašen jedinicom. Živa posle toga više nije bila potrebna: ako se sutra ispostavi da joj gustinu znamo nešto tačnije, atmosfera neće ni trepnuti, jer više nije o živi.
Obmanjuje kod ove jedinice samo druga polovina imena. «Normalna» atmosfera ne govori ništa o tome šta se dešava iza prozora: stvarni pritisak pri površini kreće se od 870 hektopaskala u oku tajfuna do 1085 iznad zimskog Sibira, a tačno jedna atmosfera ispadne, strogo govoreći, slučajno. To je polazna tačka, a ne merenje: na nju se svode zapremine gasova, od nje se računaju temperature ključanja, njome se baždare manometri — i po navici je zovu «normalnim pritiskom», iako normalnog pritiska u prirodi nema.
Iz utvrđenog broja sledi i cela aritmetika ovog lista: atmosfera je tačno 760 puta veća od milimetra stuba žive, 1,013 25 puta veća od bara i 1,033 puta veća od tehničke atmosfere — one «at», kiloponda po kvadratnom centimetru, koju i danas mešaju sa pravom. Razlika je tri procenta: dovoljno da pokvari proračun, a premalo da se greška primeti na manometru.
Jedna atmosfera jeste deset tona i trista trideset kilograma vazduha koji stoji na svakom kvadratnom metru: na ramenima odrasle osobe oko šeststo kilograma, na dlanu sto pedeset. Ne zdrobi nas zato što pritiska i spolja i iznutra — ali čim s jedne strane oduzmete polovinu, razlika postaje sasvim osetna sila. Vakuumska gumica, slamčica, vakuumski podizač za staklo i grudni koš pri udisaju rade na istom: malo smanjiti pritisak s jedne strane i pustiti atmosferu da sama obavi posao.
02 · Preračun
Unesite vrednost — list će je preračunati u ostale jedinice
Tri porodice: sama skala pritisaka, poznati predmeti pod tim pritiskom i standardni uslovi koje zadaje atmosfera.
Glavna zamka nije u koeficijentima, nego u tome od čega se broji. Kućni manometar — za gume, za kompresor, bilo koji sa kazaljkom — pokazuje natpritisak, to jest razliku u odnosu na okolni vazduh; «dva i po u točku» znači tri i po apsolutna. Formule gasnih zakona, temperature ključanja i rastvorljivosti traže apsolutni pritisak. Otuda dva slova u engleskim katalozima, psig i psia, i otuda polovina upropašćenih proračuna: zameniti ih znači pogrešiti tačno za jednu atmosferu, što je pri niskim pritiscima više od same merene veličine.
| Zapis | Šta znači | Vrednost | Gde se sreće |
|---|---|---|---|
| atm | normalna atmosfera | 1,0000 | hemija, ronjenje |
| Pa | paskal, SI jedinica | 101325 Pa | propisi i proračuni |
| kPa | kilopaskal | 101,325 | gume, tehnika u SI |
| bar | bar | 1,01325 | hidraulika, ronjenje |
| hPa | hektopaskal, odnosno milibar | 1013,3 | vremenske prognoze |
| mmHg | tor | 760,00 | medicina, vakuumska tehnika |
| at | tehnička, kp/cm² | 1,0332 | stara dokumentacija |
| psi | funta po kvadratnom inču | 14,696 | anglosaksonska tehnika |
| mmHg | Krvni pritisak | 101325 Pa | 120 mm — sistolni kod zdrave osobe |
| bar | Guma putničkog automobila | 101325 Pa | 2,5 bar na manometru |
| atm | Ronilačka boca | 101325 Pa | 200 atmosfera u čeličnoj |
| hPa | Vremenska prognoza | 101325 Pa | 1013 hPa pri površini |
| atm | IUPAC standardni uslovi | 101325 Pa | 1 bar od 1982, pre toga atmosfera |
| kPa | Normalni uslovi | 101325 Pa | 101,325 kPa i 0 °C |
| mmHg | Barometrijska provera | 101325 Pa | 760 mm na 0 °C i g₀ |
Preračuni su tačni: sve ove jedinice definisane su preko paskala celim koeficijentima i nijedna se ne doteruje ogledom. Jedini živi broj u tabeli jeste hektopaskal: poklapa se s milibarom, i zato je meteorologija promenila jedinicu bez preobučavanja osmatrača i bez ponovnog crtanja karata.
03 · Redovi veličina
decimalni logaritam pritiska, atmosfereNastanjivi opseg i uobičajena tehnika
04 · Merni instrumenti
Čime se meri atmosfera
Metarska staklena cev, s jedne strane zapečaćena, napunjena živom i prevrnuta u činiju: živa silazi dok se ne zaustavi na ravnotežnoj visini, a iznad ostaje Toričelijeva praznina — prvi vakuum napravljen rukom. Instrument je besprekorno tačan i sasvim nezgodan: težak je, ne podnosi nagib i traži ispravke za temperaturu žive i za lokalnu silu težu. Zato mu baždarenje nije potrebno — lenjir i jeste skala.
Isti princip doveden do metrologije: činija je odozdo zategnuta kožnom kesicom, a zavrtnjem se njen nivo svaki put dovodi na nulu skale — na vrh od slonovače koji treba jedva da dodirne svoj odraz u živi. Tek posle toga vrh stuba se očitava nonijusom s tačnošću do desetinke milimetra. Takvim barometrima je do sredine XX veka zadavan pritisak na baždarskim klupama, i upravo iz njihovih očitavanja, svedenih na nulu stepeni i normalnu silu težu, izrastao je broj 101 325.
Umesto žive — plitka naborana kutijica iz koje je izvučen vazduh: malo se spljošti kada pritisak raste i ispravi kada opada. Hod njenog zida su desetinke milimetra, a sva domišljatost instrumenta leži u polugama koje taj pokret uvećaju do otklona kazaljke. Aneroid se može voziti, ispustiti i okačiti u hodniku, ali s vremenom laže: opruga se zamori i mora se upoređivati s živinim. Tako je jedna te ista veličina dobila «tačan» i «zgodan» instrument.
U telefonu živi silicijumska membrana veličine zrna peska: savija se pod pritiskom, a sa savijanjem se menja kapacitivnost ili otpor mernih traka na njenoj ivici. Osetljivost je oko deset paskala, dakle manje od metra visine, i zato navigacija razlikuje prvi sprat od trećeg. Barometara je u svetu već više nego termometara, a njihova očitavanja, prikupljena sa miliona telefona, već ulaze u modele prognoze vremena.
05 · Pravila pisanja
Tri mala slova i jedna ograda
Jedinica nije nazvana po osobi, zato se oznaka piše malim slovom; prefiksi joj se ne dodaju.
Veliko «A» sreće se u katalozima uvozne opreme i uvek znači nemar, a ne drugu jedinicu. Bar se od atmosfere razlikuje za 1,3 odsto i uveden je upravo da bi dao okrugao broj paskala; meteorologija je atmosferu napustila u njegovu korist još tridesetih godina, a izveštaji idu u hektopaskalima, brojčano jednakim milibarima. Tehnička «at» jeste kilopond po kvadratnom centimetru, tri odsto manja od prave, i u staroj dokumentaciji javlja se češće nego atm. Poslednji red desno govori o onome što nedostaje: bez naznake «apsolutni» ili «natpritisak» podatak o pritisku je nepotpun, i to je jedina ograda koju nije dopušteno izostaviti.
07 · Istorijski deo
Kako je praznina postala jedinica
Ogled je trajao minut, a o njemu se raspravljalo dvadeset godina: iznad žive u cevi našla se praznina koja, po opštem uverenju, nije mogla da postoji. Toričeli je sve objasnio odjednom: stub drži težina vazduha, a njegova visina nije stalna — menjala se iz dana u dan. Instrument smišljen radi filozofskog spora odmah se pokazao kao predskazivač vremena, i to je jedini slučaj u kome se meteorologija rodila iz vakuuma.
Blez Paskal je rasudio: ako stub drži vazduh, onda ga na planini ima manje i stub mora da opadne. Sam je bio suviše slabog zdravlja, pa se na Pi de Dom popeo njegov zet Floren Perje s dve cevi: jednu je ostavio u podnožju pod nadzorom monaha, drugu odneo gore. Na vrhu je živa pala za tri palca i jednu liniju. Spor je okončan: vazduh ima težinu, i ona je manja što se više penje.
Gradonačelnik Magdeburga Oto fon Gerike sastavio je dve bakarne polulopte, svojom pumpom izvukao vazduh i pozvao zaprege da ih rastrgnu. Osam konja sa svake strane nije uspelo; pri prečniku od pola metra atmosfera je držala loptu silom od oko dve tone. Proračun je jasan svakome ko ume da pomnoži površinu pritiskom, ali je prizor to objasnio bolje od svakog izvođenja — i ušao u udžbenike na četiri veka.
Do sredine XX veka ispostavilo se nešto nezgodno: definicija preko 760 milimetara žive vukla je za sobom gustinu žive i lokalnu silu težu, a obe veličine su se stalno doterivale. Deseta Generalna konferencija za tegove i mere presekla je čvor i proglasila atmosferu jednakom 101 325 paskala po definiciji. Jedinica je izgubila vezu sa materijom i postala samo množilac — istim postupkom kojim su kasnije metar, pa i kilogram, otkinuti od svojih predmeta.
Jedinica koja je ukinuta, a nije uspela da nestane
Atmosfera ne spada u SI i njena upotreba se ne preporučuje: pritisak ima paskal, a za velike vrednosti njegove prefikse. Ipak se jedinica održava tamo gde nije važan broj nego poređenje s vazduhom iza prozora. Hemičar piše «reakcija na 3 atm» jer mu je bitno koliko je puta veći od atmosferskog; ronilac računa dubinu u atmosferama jer svakih deset metara vode dodaje tačno jednu i to je najzgodniji račun u njegovom poslu; manometar za gume podeljen je u barima i atm, pošto je razlika među njima manja od greške instrumenta. Metrološki paradoks je u tome što je posle 1954. atmosfera prestala da bude merenje i postala tačan množilac — dakle upravo ono što je zgodno koristiti i upravo ono što se ne može proveriti ogledom. Proveriti se može barometar, a ne jedinica; a barometar baždaren u paskalima pokazaće jednu atmosferu tek po retkom poklapanju. Slična je sudbina i njenih srodnika: milimetar stuba žive takođe je definisan preko paskala i takođe je živ — u medicini, gde se njime meri krvni pritisak, i nikakva preporuka to nije promenila.
Katalog · merne jedinice
List za svaku veličinu
Sedam osnovnih SI jedinica, dvadeset dve izvedene sa sopstvenim imenima i vansistemske jedinice bez kojih ne mogu ni tehnika ni svakodnevica. Svaka ima svoj list: definicija, preračun, instrumenti, pravila pisanja. Na 36 jezika.
Pritisak: jedinice i njihovi razlozi
jedna veličina, desetak skalaOsnovne SI jedinice
kilogram, metar, sekundaJezik lista
36 jezika. Oznaka atm je međunarodna, ali uobičajene skale nisu: u prevodu se tabele prilagođavaju lokalnoj praksi.