巴
巴就是十万帕斯卡,几乎正好等于海平面的气压。所以它用起来很方便:大气约 1 bar,轮胎 2–3 bar,潜水气瓶 200 bar。在水下,每深 10 米压强增加 1 bar;在马里亚纳海沟底部,将近 11 km 深处,压强约 1 100 bar——每平方厘米上压着一吨。
巴不属于国际单位制,但欧盟和俄罗斯的法律允许它与帕斯卡并用。在气象学中它已被百帕取代,在工程中被兆帕取代,但在轮胎、压缩机、潜水和液压领域,巴保留了下来:以巴计的数字直接告诉你,压强是大气压的几倍。
| 记号 | bar · mbar · 中文名:巴、毫巴 |
| 定义 | 1 bar = 10⁵ Pa = 10⁵ N/m² 整 |
| 相邻单位 | 1 atm = 1.01325 bar · 1 at = 0.981 bar · 14.5 psi |
| 水下 | p = pₐ + ρgh · 海水 ≈ 每 10 m 1.005 bar |
| 地位 | 非 SI,欧盟和俄罗斯法律允许使用 |
| 典型值 | 空气——1 · 轮胎——高出大气压 2.2 · 气瓶——200 · 洋底——400 · 马里亚纳海沟——1 100 |
01 · 定义
十万帕斯卡——和一根 10 米高的水柱
压强是单位面积上的力。帕斯卡是每平方米一牛顿,这非常小:平放在桌上的一张纸,压强约 1 Pa。巴是 100 000 帕斯卡。我们头顶的空气柱就压出这么大的压强,每平方米约 10 吨;一根约 10 米高的水柱也一样。
水下的压强等于海面上的空气加上头顶海水的重量:p = pₐ + ρgh。每深 10 m 约增加一巴。它与容器形状、周围有多少水都无关,只取决于深度。在马里亚纳海沟底部,深 10 935 m 处,压强约 1 100 bar:压在手掌上的力相当于一百五十辆轿车。
观察窗上压着多少吨
深度用滑块调,窗用按钮选。力等于超出舱内大气压的水压乘以窗的面积。深度刻度一直到马里亚纳海沟底部。
下潜:每 10 米再加一巴
主要操作是“开始下潜”。潜水器离开海面,驶向挑战者深渊,10 935 m。到 200 m 光线几乎消失,到 1 000 m 一片漆黑,再往下只有探照灯和深海生物发出的光。侧面能看到各种下潜在什么深度到达极限:潜水员、潜艇、鲸。右侧是压强对舷外物体的作用:泡沫杯缩小,气泡变小,而钢和水几乎不变。下潜约 24 秒;真实的下潜要好几个小时。在场景下方选择潜水器——每种都有自己的耐压极限。
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02 · 换算
| {n} | {v} | {note} |
水下速算:以米计的深度除以 10 再加 1,就得到以巴计的绝对压强。30 m——4 bar。
美国给轮胎充气用 psi:32 psi——2.2 bar。psi 乘以 0.069 就得到巴。
03 · 数量级
04 · 测量仪器
05 · 书写规则
06 · 相邻单位
07 · 历史部分
巴是精确定义的:10⁵ Pa,不依赖任何基准器,而是通过牛顿和米来定义。压强的标准器是活塞式压力计:一个质量精确已知的砝码压在面积已知的活塞上。在几百巴以内,它的误差只有千分之几个百分点。
由压强推算深度需要修正:海水比淡水密度大,并随深度被压缩,而 g 随纬度变化。因此挑战者深渊底部的压强约为 1 086 bar,而不是简单公式给出的 1 100——人们用石英传感器测量这个压强,再由它算出深度。
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