Ciśnienie

W świecie w którym żyjemy podlegamy gigantycznemu naciskowi powietrza, które otacza cały glob. Przy powierzchni ciała dorosłego człowieka wynoszącej ok. 2 m² nacisk powietrza osiąga gigantyczną wartość 20 ton. Nie odczuwamy tego, gdyż wewnętrzne ciśnienie występujące w każdej z komórek naszego organizmu równoważy tą wielkość. Jednocześnie jesteśmy w stanie odczuć zmiany ciśnienia na poziomie 1%. Przy niższym ciśnieniu atmosferycznym osoby wrażliwe (meteoropaci) odczuwają senność i bóle głowy. Przez lata ludzie nie uświadamiali sobie istnienia takiej siły jak ciśnienie atmosferyczne. Dopiero włoski fizyk i matematyk Evangelista Torricelli (1608-1647) w 1643 roku wykazał doświadczalnie istnienie jednostki ciśnienia za pomocą wynalezionego przez siebie barometru rtęciowego. Odkrycie jego zostało uwiecznione w nazwie jednostki ciśnienia Tor. Po tym odkryciu bardzo szybko zauważono, że ciśnienie atmosferyczne nie jest stałe lecz ulega ciągłym zmianom. Po pewnym czasie zmiany ciśnienia zaczęto kojarzyć ze zjawiskami meteorologicznymi, czyli pogodą.

Rozwój nauki doprowadził do wynalezienia wielu rodzajów przyrządów służących do pomiaru ciśnienia atmosferycznego. Pierwszym jak już podano był barometr rtęciowy, mający postać rurki zasklepionej u wierzchołka i wypełnionej rtęcią. Przy zmianach ciśnienia wysokość słupa rtęci w rurce ulegała zmianie. Stąd wywodzi się bardzo prosta jednostka ciśnienia nazywana milimetr słupa rtęci (mm Hg). Barometr rtęciowy był jednak kłopotliwy ze względu na delikatną budowę a także duże wymiary i nadawał się do pomiarów stacjonarnych. Bardziej popularne okazały się barometry metalowe zwane aneroidami. Składają się one z hermetycznej pofalowanej puszki metalowej wypełnionej rozrzedzonym powietrzem. Zmiany ciśnienia atmosferycznego powodują zmiany wymiarów puszki, które przeniesione na wskazówkę umożliwiają pomiar aktualnie panującego ciśnienia.

Z jednostkami ciśnienia jest spore zamieszanie. Ciśnienie jest jedną z wielkości fizycznych, która wyrażana jest największą liczbą jednostek. Przyczyną tego “bałaganu" były przyrządy pomiarowe wykorzystujące różne metody pomiaru ciśnienia. Od początku lat siedemdziesiątych jednostką podstawową ciśnienia w układzie SI jest Paskal (Pa), czyli Newton na metr kwadratowy (N/m.²).

Jednostki ciśnienia.

Nazwa	Symbol	Pa	Atm	at	tr, mm Hg	bar	mm H2O
Paskal	Pa	1	0,986923× 10^-5	1,01972× 10^-5	7,50062× 10^-3	10^-5	0,101972
Atmosfera fizyczna	atm	101 325	1	1,03323	760	1,01325	10332,3
Atmosfera techniczna	at	98 066,5	0,967841	1	735.559	0,980665	10^4
Tor, mm słupa rtęci	Tr, mm Hg	133,332	1,31 579× 10^-3	1,35951 × 10^-3	1	1.33322× 10^-3	13,5951
Bar	bar	100000	0,986923	1,01972	750.062	1	10197,2
mm słupa wody	mm H2O	9.80661	0,967841× 10^-4	10^-4	0,0735559	0,980665× 10^-4	1

Jak już wcześniej wspomniano ciśnienie atmosferyczne nie jest stałe i ulega zmianom. Na wartość ciśnienia atmosferycznego oprócz pogody ma wpływ kilka innych czynników. Do głównych należy zaliczyć temperaturę i wysokość nad poziomem morza. Przyjęto pewną wartość ciśnienia normalnego, które wynosi 1013,25 hPa na poziomie morza w temperaturze 0° C, na szerokości geograficznej 45°. W metrologii wszystkie wartości ciśnienia podawane są w odniesieniu do podanych powyżej warunków. Umożliwia to tworzenie map pogodowych, które niejako odseparowane są od dodatkowych czynników.

Najwyższe ciśnienie 1084 hPa zanotowano w 1968 roku w wyżu azjatyckim na Syberii. Z kolei najniższe ciśnienie wynosiło 870 hPa w oku tajfunu Tip na Pacyfiku.

Ciśnienie atmosferyczne maleje wraz z wysokością nad poziom morza. Wyjaśnienie tego faktu jest proste. Wraz ze wzrostem wysokości zmniejsza się grubość warstwy powietrza które znajduje się nad nami. Dla porównania wartość ciśnienia na wysokości 1000 m npm wynosi 88% wartości ciśnienia na poziomie morza. Dla większych wysokości jest to 78% dla 2000 m npm 68% dla 3000 m npm i 33% dla 8800 m npm (Mount Everest). Stąd też wysoko w górach spada moc naszych samochodów, z uwagi na mniejszą zawartość tlenu w powietrzu, a himalaiści muszą zdobywać najwyższą górę w maskach tlenowych.

KALKULATOR CIŚNIEŃ

Początek formularza

niskie
wysokie

Dół formularza

Początek formularza

[Tr = mmHg]

w torach lub
milimetrach słupa rtęci

[mbar = hPa]

w milibarach lub
hektopaskalach

[mm H₂O]

w milimetrach
słupa wody

[psi]

w funtach na
cal kwadratowy

Dół formularza

Dół formularza

Duże wartości zaokrąglane są do dwóch a małe do czterech miejsc po przecinku.

Dla przypomnienia

Podstawową jednostką ciśnienia jest paskal [Pa]. 1 Pa = 1 N/m². 1 bar zdefiniowano jako 10000 Pa. Z tego wynika, że 1 mbar (milibar) jest równoważny 1 hPa (hektopaskalowi).

1 atm czyli atmosfera fizyczna z definicji wynosi 1013,25 hPa. Atmosfera techniczna [at] z kolei odpowiada naciskowi 1 kg na powierzchnię 1 cm² gdy przyspieszenie ziemskie ma wartość standardową 9.80665 m/s². Z tego wynika, że 1 at = 98066,5 Pa.

1 mmHg czyli milimetr słupa rtęci jest ciśnieniem wywieranym przez słup rtęci o wyskości 1mm i o gęstości 13,5951 g/cm³ gdy przyspieszenie ziemskie ma wartość standardową 9.80665 m/s². W przybliżeniu 1 atm = 760 mmHg.

Tor [Tr] zdefiniowano w ten sposób, że 760 Tr wynosi dokładnie 1 atm. Zatem tor jest praktycznie równoważny ciśnieniu 1 mmHg (dokładnie 1 mmHg = 1,000000142 Tr).

1 mmH₂O czyli milimetr słupa wody odpowiada ciśnieniu wywieranemu przez słup wody o wysokości 1mm gdy przyspieszenie ziemskie ma wartość standardową 9.80665 m/s².

psi czyli funt na cal kwadratowy (pound per square inch) odpowiada naciskowi jednego funta na powierzchnię cala kwadratowego gdy przyspieszenie ziemskie ma wartość standardową 9.80665 m/s². W przybliżeniu 1 psi = 6895 Pa.

Jednostki ciśnienia

-	kG/cm^2	N/m^2	lb/in^2	lb/ft^2	Tr	in Hg  (w 0°C)	in H2O (w 60°F)	ft H2O (w 60°F)	atm
kG/cm^2	1	98070	14,22	20,48×10^2	735,6	28,96	394,1	32,84	0,9678
N/m^2	1,02×10^-5	1	0,000145	0,02089	75×10^-4	0,000295	402×10^-5	0,000335	9,869×10^-6
lb/in^2	0,07031	6895	1	144	51,75	2,036	27,71	2,309	0,06805
lb/ft^2	4,88×10^-4	47,8	0,006944	1	0,359	0,01414	0,1924	0,01603	4,725×10^-4
Tr	0,00136	133,3	0,01934	2,785	1	0,03937	0,5358	0,04465	0,001316
in Hg  (w 0°C)	0,03453	33,86	0,4912	70,73	25,4	1	13,61	1,134	0,03342
in H2O (w 60°F)	0,002538	24,9	0,03609	5,197	1,866	0,07348	1	0,08333	2,456×10^-3
ft H2O (w 60°F)	0,03045	2986	0,04331	62,37	22,3	0,8818	12	1	0,02947
atm	1,033	101300	14,70	21,16×10^2	760	29,92	407,2	33,93	1

atmosfera fizyczna 1 at = 760 mmHg

bar 1 b = 1,02 kG/cm²

1 b = 105 N/m²

mikrobar 1 ľb = 1 dyn/cm²

atmosfera techniczna 1 at = 1kG/cm² = 0,9678 atm

1 kG/cm² = 9,807×10 dyn/cm²

1 kG/m² = 1 mm H₂O w temp 4°C

tor 1 Tr = 1 mm Hg w temp 0°C

psi 1 psi = 1 lb/in²

---