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基准:帕斯卡
Symbol plate 101 325 Pa
atm standard atmosphere · 760 mmHg
三个字母都小写勿与 at 混淆
单位页 非 SI 压力单位 修订 2026-08 · 第二版

标准大气压

atm — 非 SI 单位 · 量:压力 · 正好 101 325 Pa

佛罗伦萨的凿井匠抱怨说,无论怎么使劲,任何抽水机都无法把水提到十米半以上。伽利略打趣道,看来大自然对真空的畏惧快要用完了。他的学生托里拆利决定认真验证,把水换成了水银——水银重十四倍,柱子会更短,正好能放在桌上。封住一端的管中,水银停在七十六厘米处,其上留下了一段本不该存在的空白。可见抽水机并没有吸走什么:把水压进管子的是空气,而且压的力恰好等于这根柱子所能平衡的力。托里拆利写道,我们生活在一片空气海洋的底部。

符号 atm
量纲 ML⁻¹T⁻²
最初的定义 0 °C 下 760 mmHg
确定于 CGPM,1954 · 第十届
地面上的变化范围 从 0.858 到 1.071 atm
已完成的译本 14 / 36
01 · 定义

标准大气压是非 SI 的压力单位,正好等于 101 325 帕斯卡。这个数不是测出来的,而是规定的:它是 0 °C、标准重力加速度下高 760 mm 汞柱所产生的压力,只计算过一次,并自 1954 年起被固定为定义。

请留意逻辑上发生了什么。最初单位是一件实物:可以倒出来、用尺量出来、用眼睛看见的水银柱。后来人们通过水银的密度和重力把这件实物算了出来,得到一个五位数,于是干脆把这个数本身宣布为单位。此后水银就不必要了:即便明天发现它的密度知道得更准一点,大气压也纹丝不动,因为它已经不再关乎水银。

这个单位真正容易误导的只有名称的后半截。「标准」大气压丝毫不说明窗外正在发生什么:地面上的真实压力,从台风眼里的 870 百帕一直游走到冬季西伯利亚上空的 1085,而恰好等于一个大气压,严格说来纯属偶然。它是参照点,不是测量:气体体积换算到它,沸点从它算起,压力表按它标定——人们又习惯称它为「常压」,虽然自然界并不存在什么常压。

由这个固定下来的数,本页的全部算术随之而来:一个大气压正好是毫米汞柱的 760 倍、巴的 1.013 25 倍、工程大气压的 1.033 倍。工程大气压就是那个「at」,即千克力每平方厘米,至今仍常被人和真正的大气压混为一谈。两者相差百分之三:足以毁掉一次计算,又小到无法从压力表上看出破绽。

形式上
1 atm=ρHggnh=13595,19,806650,76=101325 Pap(h)=p0(1LhT0)gnMRL1\ \text{atm} = \rho_{\text{Hg}}\,g_n\,h = 13{,}595.1\cdot 9.806\,65\cdot 0.76 = 101\,325\ \text{Pa} \qquad p(h) = p_0\left(1 - \tfrac{L h}{T_0}\right)^{\frac{g_n M}{R L}}
左边是从一件实物算出来的单位。右边是需要它的缘由——空气会耗尽,而且相当快
ML⁻¹T⁻²
单位面积上的力
101 325
帕斯卡,正好
10 330
每平方米上方的空气千克数
上升:稀薄下去的空气拿走了什么 只沸腾,不熟透
压力,atm 曲线 您的高度
0 3 6 9 12
0 0.25 0.50 0.75 1.00
高度,km
最近的参照点:珠峰大本营,5364 m
高度 5364 m
0.508 atm
压力 · 514 hPa
386 mm
汞柱
82.1 °C
沸点
需要高压锅
全熟鸡蛋:25 分钟
水在自身蒸气压追上外界压力时沸腾。把外界压力降下来,同样一炉火,沸腾就来得更早。在珠峰大本营,水壶在八十三度就开了,这不是好事而是麻烦:那样的水里鸡蛋永远煮不硬,米饭要多花一倍时间。反过来也一样:高压锅在内部多留半个大气压,锅里的水直到一百二十度才沸,于是肉熟得快三倍。
每平方米一吨有余

一个大气压,就是压在每平方米上的十吨三百三十千克空气:成年人的肩上约六百千克,掌心上约一百五十千克。它没有把我们压扁,是因为里外一起压——可只要从一侧撤走一半,差值立刻就成了相当可观的力。吸盘、吸管、搬玻璃用的真空吸吊器,还有吸气时的胸腔,靠的都是同一件事:把一侧的压力稍稍降低,剩下的活儿交给大气去干。

02 · 换算

输入一个数值,本页会把它换算成其余单位

三个族群:压力标度本身、处在这一压力下的常见物件,以及由大气压所规定的标准状况。

真正的陷阱不在系数,而在于从哪儿起算。家用压力表——轮胎的、空压机的,凡是带指针的——显示的都是表压,也就是与周围空气之差;「胎压二点五」意味着绝对压力三点五。气体定律的公式、沸点和溶解度,要的都是绝对压力。英文样本上因此才有 psig 和 psia 两种写法,而算错的账目也有一半出在这里:把两者弄混,就是整整差了一个大气压,在低压下这甚至比被测量本身还大。

换算表
1.0000 atm · 101325 Pa
写法含义数值出现在哪里
atm 标准大气压 1.0000 化学、潜水
Pa 帕斯卡,SI 单位 101325 Pa 规范与计算
kPa 千帕 101.325 轮胎、按 SI 的工程
bar bar 1.01325 液压、潜水
hPa 百帕,即毫巴 1013.3 天气预报
mmHg 760.00 医学、真空技术
at 工程用,kgf/cm² 1.0332 旧文档
psi 磅力每平方英寸 14.696 英美工程
以大气压计
1.0000
以千帕计
101.33 kPa
水的沸腾温度
100.0 °C

这些换算都是精确的:所有这些单位都以整数系数由帕斯卡定义,没有一个需要靠实验去修正。表中唯一「活着」的数是百帕:它与毫巴数值相同,正因如此,气象部门换了单位,却不必重新培训观测员,也不必重画地图。

03 · 数量级
压力的常用对数,单位为大气压

宜居区间与日常技术

1.0000 atm
从半个大气压到十来个:凡是人用手打交道的东西都在这里。呼吸、轮胎、自来水、咖啡机、高压锅、前三十米内的水肺。这是标度上唯一一段大气压作为单位真正好用的区间:数字不大,与窗外空气的比较也一目了然
10⁻¹²
10⁻⁹
10⁻⁶
10⁻³
1
10³
3.6·10⁶
04 · 测量仪器

用什么测量大气压

托里拆利管 · 福丁气压计 · 无液气压计 · MEMS 传感器
托里拆利管

一米长的玻璃管,一端封死,灌满水银后倒扣在水银槽里:水银下落,直到停在平衡高度,上方留下托里拆利真空——人类亲手造出的第一个真空。这件仪器精确得无可挑剔,也不便到了极点:它沉,怕倾斜,还要按水银温度和当地重力加以修正。好处是不用标定——尺子本身就是标度。

福丁气压计

同一原理被推到计量学的高度:槽底用皮囊封住,每次都靠螺丝把液面调到标度的零点——一枚象牙尖,尖端要刚好触到自己在水银中的倒影。之后才用游标读出柱顶,精确到十分之一毫米。直到二十世纪中叶,检定台上的压力都由这类气压计给定,而 101 325 这个数,正是从它们换算到 0 °C 与标准重力后的读数中长出来的。

无液气压计

取代水银的是一只抽空了空气的扁平波纹盒:压力升高时略微压扁,压力下降时重新舒展。盒壁的行程只有零点几毫米,仪器的全部巧思都在那套把这点位移放大成指针摆幅的杠杆上。无液气压计可以随身带、摔一下也无妨、还能挂在门厅里,只是日久会说谎:弹簧会疲劳,得拿水银气压计去对。于是同一个量,有了「准确的」仪器,也有了「方便的」仪器。

MEMS 传感器

手机里住着一片沙粒大小的硅膜:它在压力下弯曲,随着弯曲,边缘应变片的电容或电阻随之改变。灵敏度约十帕,也就是不到一米的高度差,所以导航能分清一楼和三楼。如今世上的气压计已经多过温度计,从数百万部手机汇集来的读数,已经送进了天气预报模型。

05 · 书写规则

三个小写字母与一处附注

这个单位不是以人名命名的,因此符号用小写书写,也不给它加词头。

正确
2.5 atm(绝对)
1 atm = 101 325 Pa
1 at = 98 066.5 Pa
表压 1.5 atm
错误
2.5 Atm
1 atm = 1 bar
1 atm = 1 at
2.5 个大气压的压力

大写的「A」常见于进口设备的样本里,它永远意味着马虎,而不是另一个单位。巴与大气压相差百分之一点三,当初被引入正是为了得到一个整数的帕斯卡值;气象界早在三十年代就为了它舍弃了大气压,预报一律用百帕,其数值与毫巴相同。工程用的「at」是千克力每平方厘米,比真正的大气压小百分之三,在旧文档里出现得比 atm 还频繁。右下最后一行说的是缺了什么:不注明「绝对」或「表压」,一个压力数值就是不完整的,而这是唯一不能省略的附注。

06 · 相邻单位

标准大气压的四周都是竞争者:每一个都有自己存在的理由。

Pa
帕斯卡
SI 单位,太小了
bar
bar 与百帕
同一回事,只是取整数
mmHg

正好是大气压的 1/760
1 atm=1,01325 bar=760 托=1,033 at=14,696 psi=10,33 米水柱1\ \text{atm} = 1.013\,25\ \text{bar} = 760\ \text{托} = 1.033\ \text{at} = 14.696\ \text{psi} = 10.33\ \text{米水柱}

在 Simetrium 中与之相邻的是 帕斯卡, bar, 毫米汞柱, psi и 气压变化趋势.

07 · 历史部分

真空如何成了单位

档案 · 1643 → 1954
托里拆利 · 1643
760 mm
空气海洋的底部

实验只花了一分钟,争论却持续了二十年:管中水银之上出现了一段按当时公认看法根本不可能存在的空白。托里拆利一次讲清了全部:托住水银柱的是空气的重量,而这个高度并不固定——它日复一日地变化。为一场哲学争论而设想的仪器,转眼成了天气的预报者,这也是气象学唯一一次诞生于真空。

一场关于自然的争论,结果成了仪器
帕斯卡与佩里耶 · 1648
1465 m 处 −76 mm
作为决定性论据的山

布莱兹·帕斯卡推想:如果托住水银柱的是空气,那么山上的空气更少,柱子理应下降。他本人身体太弱,于是由妹夫弗洛兰·佩里耶带着两支管子登上多姆山:一支留在山脚,托一位修士看守,另一支带到山顶。在山顶,水银下降了三英寸零一线。争论就此结束:空气有重量,而且越往高处,这重量越小。

第一次带对照仪器的实验
格里克 · 1654
16 匹马
以表演代替公式

马德堡市长奥托·冯·格里克把两个铜半球合在一起,用自制的抽气机抽空空气,然后请马队来把它们拉开。两边各八匹马都没能成功;在半米直径上,大气以约两吨的力把球箍在一起。会把面积乘以压力的人都明白这笔账,但那场表演讲得比任何推导都清楚——并且写进教科书达四个世纪之久。

作为公开表演的物理学
CGPM · 1954
101 325 Pa
以数字取代水银

到二十世纪中叶,麻烦显露出来:以 760 毫米水银来定义,就把水银的密度和当地重力一并牵扯进来,而这两个量都在不断被测得更准。第十届国际计量大会一刀斩断这个结,宣布按定义标准大气压等于 101 325 帕斯卡。单位从此与物质脱钩,成了一个纯粹的倍数——后来米、继而千克脱离实物,用的也正是这一招。

与实物脱钩
马德堡半球:直径半米,拉开需两吨,两侧各八套马队
计量学札记

一个被废止却始终去不掉的单位

标准大气压不属于 SI,也不推荐使用:压力有帕斯卡,数值大时还有它的词头。可这个单位偏偏在那些看重的不是数字、而是与窗外空气之比的场合活了下来。化学家写「在 3 atm 下反应」,因为对他要紧的是比大气压高多少倍;潜水员按大气压计深度,因为每十米水正好加上一个,这是他行当里最顺手的算法;轮胎压力表同时标着 bar 和 atm,因为两者之差比仪表误差还小。计量学的悖论正在于此:1954 年之后,大气压不再是一种测量,而成了一个精确的倍数——恰恰是用起来最方便的东西,也恰恰是无法用实验去检验的东西。能检验的是气压计,而不是单位;一台按帕斯卡检定的气压计,只有在难得的巧合下才会正好指到一个大气压。它的亲戚们命运相似:毫米汞柱同样由帕斯卡定义,同样还活着——活在医学里,人们用它量血压,任何建议都没能改变这一点。

无液气压盒随天气呼吸:零点几毫米的位移,被杠杆放大成指针的摆幅
目录 · 计量单位

每个量一页

SI 的七个基本单位、二十二个有专门名称的导出单位,以及技术与日常都离不开的非 SI 单位。每一个都有自己的一页:定义、换算、测量仪器、书写规则。共 36 种语言。

7
基本单位
22
导出单位
36
种语言

压力:各种单位及其缘由

一个量,十来种标度
atm ML⁻¹T⁻²
标准大气压
正好 101 325 Pa
Pa ML⁻¹T⁻²
帕斯卡
SI 单位
bar ML⁻¹T⁻²
bar
整整 100 kPa
mmHg ML⁻¹T⁻²
毫米汞柱
即托
psi ML⁻¹T⁻²
磅力每平方英寸
英美工程
inHg ML⁻¹T⁻²
英寸汞柱
航空与美国
hPa/3 小时 ML⁻¹T⁻³
气压变化趋势
变化有多快
kg/m³ ML⁻³
密度
它本身也随压力而变
°C Θ
摄氏度
沸点随之移动
м SI 基本
柱的高度
Н MLT⁻²
牛顿
单位面积上的力
okta 1
云量
同样关乎天空

SI 基本单位

千克、米、秒
s
时间
m
高度
kg
千克
空气的质量
A
安培
电流
K
开尔文
温度
mol
摩尔
物质的量
cd
坎德拉
发光强度

本页的语言

36 种语言。符号 atm 是国际通用的,习惯的标度却不是:在翻译中,表格会按当地惯例调整。

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