1 атмосфера: значение давления и единицы измерения

Давление - одна из фундаментальных физических величин. Давайте разберемся, что такое 1 атмосфера и как ее конвертировать в другие единицы.

История термина "атмосфера"

Термин "атмосфера" произошел от древнегреческих слов, означающих "пар" и "испарение". Впервые это понятие ввел итальянский ученый Евангелиста Торричелли в 1643 году при изучении свойств воздуха. Он определил атмосферное давление как давление воздушного столба от поверхности Земли.

Позже в физике стандартной атмосферой стали называть давление 760 мм ртутного столба при температуре 0°С на уровне моря. Эта величина примерно соответствует среднему атмосферному давлению на Земле.

В технике под атмосферой чаще понимают давление в 1 кгс на 1 см2. Эту единицу называют технической атмосферой и обозначают как "ат".

Старинный механический манометр

Значение 1 атмосферы в разных единицах

Как мы видели, существует несколько определений атмосферы. Давайте посмотрим, как именно выражается 1 атмосфера в различных единицах давления:

  • 1 атмосфера = 101 325 Па (паскаль)
  • 1 атмосфера = 1,033 кг/см2
  • 1 атмосфера это давление в 10 м водяного столба
  • 1 атмосфера = 760 мм рт.ст. (миллиметр ртутного столба)
  • 1 атмосфера = 1,013 бар

Таким образом, 1 атмосфера примерно равна 100 кПа или давлению в 10 метров водяного столба при температуре 4°С. Эти значения часто используются для сравнения и пересчета давлений.

Измерение абсолютного и избыточного давления

В технике различают абсолютное , избыточное и вакуумметрическое давление:

  • Абсолютное - полное давление среды относительно абсолютного вакуума (0 Па)
  • Избыточное - превышение над сколько это 1 атмосфера атмосферным давлением
  • Вакуумметрическое - разрежение ниже атмосферного давления

На уровне моря абсолютное давление воздуха составляет 1 атмосферу. Для сжатого газа часто используют "технические атмосферы":

  • Абсолютное давление обозначают как "ата"
  • Избыточное давление обозначают как "ати"

Например, давление газа в баллоне может быть 9 ата или 8 ати. 1 бар равен атмосфер примерно равен 1 атмосфере.

Для измерения давления используют различные датчики - манометры, вакуумметры, мановакуумметры. В системе СИ давление измеряют в Паскалях:

1 физическая атмосфера = 1,01325 бара = 101 325 Па

Газораспределительная станция

Зависимость атмосферного давления от высоты

Как мы уже упоминали, стандартное давление в 1 атмосферу соответствует условиям на уровне моря. Однако на самом деле атмосферное давление зависит от высоты над землей.

По мере подъема вверх давление воздуха уменьшается. Это связано с уменьшением плотности воздуха и веса воздушного столба. На высоте 5500 метров давление падает примерно вдвое.

Расчет давления на разных высотах

Для расчета давления на заданной высоте используется формула:

где P - давление на высоте H, P0 - давление на уровне моря, T - температура по шкале Кельвина, L - температурный градиент, g - ускорение свободного падения, M - молекулярная масса воздуха, R - универсальная газовая постоянная.

Уменьшение атмосферного давления на больших высотах влияет на полеты самолетов и вертолетов, особенно тех, которые не герметичны. При подъеме требуется более мощный двигатель и специальное регулирование топливной системы.

Стандарты и нормативы для "атмосферы"

Несмотря на широкое распространение, понятие "атмосфера" как единица давления не входит в Международную систему единиц (СИ).

Однако в России применение "технической атмосферы" разрешено как внесистемной единицы для всех областей промышленности и науки.

Переход на паскали

В международном стандарте в качестве единицы давления используется паскаль. 1 физическая атмосфера эквивалентна 101 325 Па. Поэтому рекомендуется переходить на выражение давления в паскалях.

Однако во многих инженерных расчетах и задачах удобнее пользоваться более крупными внесистемными единицами, такими как атмосфера, бар, кгс/см2.

Практическое применение единицы "атмосфера"

Несмотря на рекомендации по переходу на СИ, единица "атмосфера" до сих пор широко используется в прикладных областях.

В конструировании различных механизмов и агрегатов удобнее задавать давление в атмосферах или килограмм-силах на квадратный сантиметр. Например, определять максимальное давление в гидравлической или пневматической системе.

Энергетика

В энергетических установках - котлах, турбинах, трубопроводах - требуется точный расчет давлений. Зачастую это десятки или сотни атмосфер. Выражение таких величин в паскалях было бы очень громоздким.

Для задач сжатия, хранения и транспортировки газов удобнее мыслить атмосферным давлением. Также удобно сравнивать с атмосферой давление в резервуарах и трубопроводах.

Метрология и стандартизация

При поверке средств измерения давления часто используют эталон 1 атмосфера. Это позволяет калибровать приборы в широком диапазоне показаний.

В нормативах по охране труда и окружающей среды также удобнее оперировать атмосферами - задавать предельные уровни давления, концентрации газов.

Таким образом, несистемная единица "атмосфера" сохраняет актуальность в инженерной практике в самых разных областях.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Комментарии 0
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.