13.4: Одиниці тиску та перетворення

Малюнок$\PageIndex{1}$ (Кредит: Користувач: IFCAR/Wikimedia Commons; Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mercury-Grand-Marquis.jpg(opens у новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

Ви можете здогадатися, скільки років цьому автомобілю?

Є кілька переваг для підтримки належного тиску повітря в автомобільній шині. Їзда більш плавна і безпечна, ніж при занадто низькому тиску. Автомобіль отримує кращий пробіг газу і шини не зношуються так швидко. Рекомендований тиск для цієї моделі автомобіля (зазвичай десь між$32$ -$35 \: \text{psi}$), як правило, вказано в керівництві власника або штамповано десь всередині дверей. Тиск на шину - це максимальний тиск для цієї шини, а не рекомендований. Тиск в шині найкраще вимірювати, коли шина холодна, так як водіння автомобіля буде нагрівати повітря в шині і збільшувати тиск.

Одиниці тиску та перетворення

Барометр вимірює тиск газу висотою стовпа ртутного стовпа. Однією одиницею тиску газу є міліметр ртутного стовпа$\left( \text{mm} \: \ce{Hg} \right)$. Прирівняною одиницею до$\text{mm} \: \ce{Hg}$ називається$\text{torr}$, на честь винахідника барометра, Євангелісти Торрічеллі. Паскаль$\left( \text{Pa} \right)$ - стандартна одиниця тиску. Паскаль - це дуже мала кількість тиску, тому найбільш корисною одиницею для повсякденного тиску газу є кілопаскаль$\left( \text{kPa} \right)$. Кілопаскаль дорівнює 1000 паскалям. Ще однією часто використовуваною одиницею тиску є атмосфера$\left( \text{atm} \right)$. Стандартний атмосферний тиск визначається як$1 \: \text{atm}$ тиск і дорівнює$760 \: \text{mm} \: \ce{Hg}$ і$101.3 \: \text{kPa}$. Атмосферний тиск також часто вказується як фунти на квадратний дюйм$\left( \text{psi} \right)$. Атмосферний тиск на рівні моря є$14.7 \: \text{psi}$.

$$1 \: \text{atm} = 760 \: \text{mm} \: \ce{Hg} = 760 \: \text{torr} = 101.3 \: \text{kPa} = 14.7 \: \text{psi}\nonumber$$

Важливо вміти перетворювати між різними одиницями тиску. Для цього ми будемо використовувати еквівалентні стандартні тиску, показані вище.

Приклад$\PageIndex{1}$: Pressure Unit Conversions

Атмосферний тиск в гірському місці вимірюється бути$613 \: \text{mm} \: \ce{Hg}$. Що це за тиск в$\text{atm}$ і в$\text{kPa}$?

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• Дано:$613 \: \text{mm} \: \ce{Hg}$
• $1 \: \text{atm} = 760 \: \text{mm} \: \ce{Hg}$
• $101.3 \: \text{kPa} = 760 \: \text{mm} \: \ce{Hg}$

Невідомий

• Тиск$= ? \: \text{atm}$
• Тиск$= ? \: \text{kPa}$

Використовуйте коефіцієнти перетворення з еквівалентних одиниць тиску для перетворення з$\text{mm} \: \ce{Hg}$ в$\text{atm}$ і з$\text{mm} \: \ce{Hg}$ на$\text{kPa}$.

Крок 2: Вирішіть.

$$613 \: \text{mm} \: \ce{Hg} \times \frac{1 \: \text{atm}}{760 \: \text{mm} \: \ce{Hg}} = 0.807 \: \text{atm}\nonumber$$

$$613 \: \text{mm} \: \ce{Hg} \times \frac{101.3 \: \text{kPa}}{760 \: \text{mm} \: \ce{Hg}} = 81.7 \: \text{kPa}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Тиск повітря становить близько$80\%$ стандартного атмосферного тиску на рівні моря. Для значних цифр стандартний тиск$760 \: \text{mm} \: \ce{Hg}$ має три значущі цифри.

Резюме

• Описані розрахунки для перетворення між різними одиницями тиску.

Рецензія

1. Який прилад вимірює тиск газу по висоті стовпа ртутного стовпа?
2. 1 атм = ___ торр
3. 32.02 атм = ___ кПа
4. 542 мм рт.ст. = ___ фунтів на квадратний дюйм
5. Тиск в автомобільній шині становить 35 фунтів на квадратний дюйм. Скільки це атмосфер?