Pascal (jednotka)

Rozbalit box

Obsah boxu

Pascal (symbol Pa) je odvozená jednotka SI pro tlak a mechanické napětí. Je pojmenována po francouzském matematikovi, fyzikovi a filozofovi Blaisi Pascalovi, který se významně podílel na studiu hydrostatiky a tlaku v kapalinách.

Jeden pascal je definován jako tlak, který vyvolá síla o velikosti jednoho newtonu působící kolmo na plochu o obsahu jednoho metru čtverečního. V základních jednotkách SI se dá vyjádřit jako kg·m⁻¹·s⁻². Jelikož je pascal relativně malá jednotka, v praxi se často používají její násobky, jako je kilopascal (kPa), megapascal (MPa) nebo v meteorologii hectopascal (hPa).

📜 Historie a původ

Pojem tlaku byl zkoumán již od antiky, ale systematický vědecký základ mu dal až v 17. století Blaise Pascal. Jeho experimenty s kapalinami a plyny vedly k formulaci tzv. Pascalova zákona, který popisuje šíření tlaku v kapalině. Na jeho počest a za jeho zásluhy v oblasti hydrodynamiky a hydrostatiky byla tato jednotka pojmenována.

Název "pascal" pro jednotku tlaku byl oficiálně přijat na 14. Generální konference pro míry a váhy (CGPM) v roce 1971. Tímto krokem byla nahrazena řada starších a méně systematických jednotek, jako například bar, atmosféra nebo torr (milimetr rtuťového sloupce), a tlak byl plně integrován do soustavy SI.

⚙️ Definice a převody

Pascal je odvozenou jednotkou soustavy SI. Jeho formální definice je:

$1\mathrm{P}\mathrm{a}=1\frac{\mathrm{N}}{{\mathrm{m}}^2}$

Kde N je newton (jednotka síly) a m² je metr čtvereční (jednotka plochy).

🏛️ V základních jednotkách SI

Vyjádření pomocí základních jednotek SI je následující:

$1\mathrm{P}\mathrm{a}=1\frac{\mathrm{k}\mathrm{g}\cdot \mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2\cdot {\mathrm{m}}^2}=1\frac{\mathrm{k}\mathrm{g}}{\mathrm{m}\cdot {\mathrm{s}}^2}=1\mathrm{k}\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-2}$

multiplies Násobky a díly

V praxi se nejčastěji setkáváme s násobky pascalu, protože základní jednotka je pro mnoho aplikací příliš malá.

• Hectopascal (hPa): 1 hPa = 100 Pa. Tato jednotka je standardem v meteorologii pro měření atmosférického tlaku, kde nahradila starší jednotku milibar (1 hPa = 1 mbar).
• Kilopascal (kPa): 1 kPa = 1 000 Pa. Používá se například při měření tlaku v pneumatikách nebo v nízkotlakých hydraulických systémech.
• Megapascal (MPa): 1 MPa = 1 000 000 Pa. Běžně se používá v materiálovém inženýrství a mechanice pro popis pevnosti, pružnosti a dalších mechanických vlastností materiálů. Například pevnost v tlaku betonu se udává v desítkách MPa.
• Gigapascal (GPa): 1 GPa = 1 000 000 000 Pa. Používá se pro materiály s extrémní tuhostí, jako je diamant nebo pro popis tlaků v zemském jádře. Youngův modul pružnosti oceli je přibližně 210 GPa.

🔄 Převody na jiné jednotky

Vztah pascalu k některým dalším běžně používaným jednotkám tlaku:

• Bar: 1 bar = 100 000 Pa = 100 kPa = 0,1 MPa
• Standardní atmosféra (atm): 1 atm ≈ 101 325 Pa = 101,325 kPa
• Technická atmosféra (at): 1 at ≈ 98 066,5 Pa = 98,0665 kPa
• Torr (milimetr rtuťového sloupce, mmHg): 1 Torr ≈ 133,322 Pa
• Pound per square inch (psi): 1 psi ≈ 6 894,76 Pa

🌍 Praktické využití

Jednotka pascal a její násobky se používají v široké škále vědeckých a technických oborů.

• Meteorologie: Atmosférický tlak se standardně udává v hectopascalech (hPa). Normální tlak vzduchu na úrovni moře je přibližně 1013 hPa.
• Materiálové vědy a stavebnictví: V těchto oborech se používají megapascally (MPa) a gigapascally (GPa) k popisu mechanických vlastností materiálů, jako je Youngův modul pružnosti, mez kluzu nebo pevnost v tahu. Například ocel má modul pružnosti kolem 210 GPa.
• Akustika: Akustický tlak se měří ve velmi malých hodnotách, často v mikropascalech (μPa). Prahová hodnota lidského sluchu je definována jako 20 μPa.
• Lékařství: Ačkoliv se krevní tlak tradičně měří v milimetrech rtuťového sloupce (mmHg), lze jej převést na kilopascaly (kPa). Například tlak 120/80 mmHg odpovídá přibližně 16/10,7 kPa.
• Vakuová technika: Pro popis velmi nízkých tlaků (hlubokého vakua) se používají díly pascalu, jako jsou milipascaly (mPa) nebo mikropascaly (μPa).
• Automobilový průmysl: Tlak v pneumatikách se často udává v kilopascalech (kPa) nebo barech. Běžný tlak v pneumatice osobního automobilu je kolem 220–250 kPa.
• Potápění: Tlak vody se zvyšuje přibližně o 100 kPa (1 bar) na každých 10 metrů hloubky.

💡 Pro laiky: Co je to tlak?

Tlak je fyzikální veličina, která popisuje, jak velká síla působí na určitou plochu. Představte si, že stojíte na sněhu.

• Pokud máte na nohou obyčejné boty, vaše váha (síla) se soustředí na malou plochu podrážek a vy se do sněhu zaboříte. Tlak pod vašimi botami je vysoký.
• Pokud si ale vezmete sněžnice, vaše váha se rozloží na mnohem větší plochu. Síla je stejná, ale tlak je mnohem menší, a proto se do sněhu nezaboříte.

Jednotka pascal je mírou tohoto jevu. Jeden pascal (1 Pa) je velmi malý tlak. Odpovídá přibližně tlaku, který na stůl vyvine jeden list kancelářského papíru rozprostřený na ploše jednoho metru čtverečního. Proto v běžném životě používáme jeho násobky. Například tlak vzduchu, který na nás neustále působí, je asi 100 000 pascalů (tedy 100 kilopascalů nebo 1000 hectopascalů).

Šablona:Aktualizováno