Атмосферное давление оказывает влияние на многие природные и технические процессы. Умение быстро и правильно перевести единицы давления из одной системы в другую необходимо при решении физических задач, в инженерных расчетах, а также при анализе метеоданных. В этой статье мы подробно разберем, как перевести традиционные миллиметры ртутного столба в современные паскали - единицу давления в Международной системе СИ.
Физическая сущность атмосферного давления и единицы его измерения
Атмосферное давление представляет собой силу, с которой воздушная масса давит на единицу поверхности Земли. Оно возникает из-за наличия у атмосферы веса.
Согласно закону всемирного тяготения, любое тело, в том числе газообразное, имеет вес, обусловленный земным притяжением. Вес воздушной массы в единицу площади и создает атмосферное давление.
В 1643 году Эванджелиста Торричелли впервые экспериментально обнаружил существование атмосферного давления. С помощью ртутного барометра он измерил высоту ртутного столба, уравновешивающего давление воздуха, которая составила 760 мм.
Для измерения давления используются специальные единицы. В Системе SI основной единицей давления является паскаль:
- 1 Па - давление в 1 Н на площадь 1 м2
В метеорологии и быту чаще применяются миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.):
- 1 мм рт. ст. - давление столба ртути высотой 1 мм на площадь 1 см2
Существуют и другие единицы давления - атмосферы, кгс/см2, бары, фунты/дюйм2 и т.д. Преобразование между ними осуществляется по стандартным формулам.
Правила и формулы перевода мм рт.ст. в паскали
Для пересчета миллиметров ртутного столба в паскали используется следующая формула:
| 1 мм рт.ст. = 133,32 Па |
Эта формула получена исходя из соотношения нормального атмосферного давления 760 мм рт.ст. = 101 325 Па. Как видим, 1 мм рт.ст. примерно равен 133 Па.
Рассмотрим пример перевода конкретного значения с использованием данной формулы. Найдем, сколько паскалей составляет атмосферное давление 750 мм рт.ст.:
750 мм рт.ст. * 133,32 Па/мм рт.ст. = 99 990 Па
Для быстрого пересчета в уме можно использовать упрощенную зависимость:
1 мм рт.ст. ≈ 133 Па
1 мм рт.ст. ≈ 0,1 кПа
Эти соотношения позволяют быстро оценить порядок давления в паскалях или килопаскалях.
III. Практическое применение пересчета единиц давления
На практике умение переводить мм рт.ст. в паскали пригодится в следующих случаях:
- При анализе прогноза погоды, где атмосферное давление обычно указывается в мм рт.ст.
- Для интерпретации показаний медицинских приборов - тонометров (измеряющих давление крови), пикфлоуметров (измеряющих давление выдыхаемого воздуха) и др.
- При решении технических задач, связанных с измерением или созданием определенного давления - например, в вакуумных системах.
Рассмотрим пример практического использования пересчета - анализ прогноза погоды. Предположим, в прогнозе сказано: "Ожидается небольшое понижение атмосферного давления до 745 мм рт.ст." Чтобы понять, насколько значительным является это понижение, переведем мм рт.ст. в паскали:
745 мм рт.ст. * 133,32 Па/мм рт.ст. = 99 380 Па ≈ 99 кПа
Практическое применение пересчета единиц давления
Таким образом, видим, что понижение атмосферного давления составит около 1,5 кПа относительно нормального значения 101,3 кПа. Это небольшое отклонение в пределах 1-2%, которое может объясняться обычными суточными колебаниями давления.
Пересчет показаний медицинских приборов
Еще одно важное применение - интерпретация результатов медицинских измерений артериального, внутриглазного, внутричерепного и других видов давления в организме человека. Зачастую эти показания по традиции указываются в миллиметрах ртутного столба.
Например, нормальным систолическим (верхним) артериальным давлением считается 110-120 мм рт.ст. Переведем в паскали:
- 110 мм рт.ст. * 133,32 Па/мм рт.ст. = 14 665 Па
- 120 мм рт.ст * 133,32 Па/мм рт.ст. = 15 998 Па
Получаем, что нормальное систолическое давление крови в артериях человека составляет 14-16 кПа.
Пересчет давления в задачах по физике
Перевод миллиметров ртутного столба в паскали необходим при решении целого класса задач по физике, связанных с расчетом давления газа, жидкости или пара в замкнутых сосудах при различных условиях.
Например, известно, что некоторый объем воздуха при комнатной температуре 20°С занимает 5 литров и находится под давлением 750 мм рт. ст. Требуется найти давление газа в паскалях, если газ сжат до объема 2 литра, а температура повысилась до 40°С.
Решение:
- Переведем 750 мм рт.ст. в Па по формуле: 750 * 133,32 = 99 990 Па
- Найдем куда увеличилось давление с уменьшением объема: в 2,5 раза (5 л / 2 л)
- Учтем рост давления из-за нагрева газа: давление ∼ абсолютная температура
- Полное давление составит: 99 990 * 2,5 * (40 + 273) / (20 + 273) = 374 963 Па или ~375 кПа
Ответ: сжатый и нагретый воздух в сосуде находится под давлением 375 кПа.
