Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Manometer und Absolutdruck
- Welche Einheiten soll ich verwenden?
- Manometerdruck ist höhenabhängig
Druck ist einfach die auf eine bestimmte Fläche ausgeübte Gesamtkraft. In dem SI-Messsystem sind seine Einheiten Pascal (Pa) und in dem imperialen System sind die Einheiten Pfund pro Quadratzoll (psi). 1 Pa = 1,45 × 10-4 psi. Wenn man den Druck auf der Erdoberfläche misst, ist es normalerweise wichtig, den Druck der Atmosphäre zu berücksichtigen. Wissenschaftler haben also eine Einheit, die genau das tut. Die Einheit ist PSIG (Manometerdruck). Wissenschaftler haben auch eine Einheit, die den Druck im Verhältnis zu einem Vakuum misst. Dies ist absoluter Druck oder PSIA. Der absolute Druck der Atmosphäre auf Meereshöhe beträgt ungefähr 14,7 PSIA, wobei der Manometerdruck als 0 definiert ist. Folglich rechnen Sie zwischen diesen Größen hin und her, indem Sie 14,7 addieren oder subtrahieren.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Maßeinheiten für den Überdruck sind PSIG und die für den Absolutdruck sind PSIA. Sie konvertieren zwischen ihnen durch Addieren oder Subtrahieren von 14,7 psi (atmosphärischer Druck).
Manometer und Absolutdruck
Die Standardmethode zum Messen des atmosphärischen Drucks besteht darin, eine Schale mit Quecksilber zu füllen und dann ein an einem Ende geschlossenes und mit Quecksilber gefülltes Messrohr in die Schale umzudrehen. Möglicherweise müssen Sie eine Metallplatte über die Röhrenöffnung legen, bis sie vollständig eingetaucht ist, um zu verhindern, dass Quecksilber herausfällt. Der Quecksilberpegel fällt bis zu einem bestimmten Pegel in der Röhre, jedoch nicht vollständig, da die Atmosphäre auf das Quecksilber in der Schale drückt. Der Quecksilbergehalt in der Röhre ist daher ein Maß für den atmosphärischen Druck. Auf Meereshöhe beträgt die Höhe des Quecksilbers 760 Millimeter, was 14,7 psi entspricht, da 1 mm Hg = 0,01934 psi.
Alles auf der Erdoberfläche ist atmosphärischem Druck ausgesetzt, daher muss jeder Druck, den Sie messen, berücksichtigt werden. Um nicht in jede Berechnung einbezogen werden zu müssen, definieren die Wissenschaftler den Manometerdruck, der per Definition 0 psi auf Meereshöhe entspricht. Diese Definition verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Absolut- und Überdruck. Manometerdruck ist der aufgezeichnete Druck minus Atmosphärendruck. Deshalb
1 PSIG = 1 PSIA - 14,7 psi
und
1 PSIA = 1 PSIG + 14,7 psi.
Welche Einheiten soll ich verwenden?
Die Messwerte, die Sie auf einem Manometer ablesen, werden immer in PSIG gemessen. Das liegt daran, dass beim Nullstellen des Messgeräts immer noch der atmosphärische Druck gemessen wird. Wenn Sie beispielsweise den absoluten Druck in einem evakuierten Rohr messen möchten, müssen Sie den Messwert um 14,7 psi erhöhen. Möglicherweise möchten Sie dies tun, wenn Sie versuchen, Bedingungen im Weltraum zu simulieren. Für die meisten terrestrischen Messungen entspricht PSIG jedoch im Wesentlichen dem PSI, da auf der Erde alles dem gleichen atmosphärischen Druck ausgesetzt ist.
Manometerdruck ist höhenabhängig
Wenn Sie ein Manometer auf Meereshöhe zentrieren und es auf einen 300 Meter hohen Berg bringen, wird auf dem Manometer ein negativer Wert angezeigt. Das liegt daran, dass der atmosphärische Druck mit der Höhe abnimmt. Der Unterschied ist möglicherweise zu gering, um in so etwas wie einem Reifendruckmessgerät wahrgenommen zu werden. Wenn Sie jedoch in einem Labor empfindliche Druckstudien durchführen, sollten Sie das Druckmessgerät auf derselben Höhe zentrieren wie das, in dem Sie Druckmessungen durchführen.