Pascal (Einheit)
| Einheit | |
|---|---|
| Norm | SI-Einheitensystem |
| Einheitenname | Pascal |
| Einheitenzeichen | $ \mathrm {Pa} $ |
| Beschriebene Größe(n) | mechanischer, hydrodynamischer und magnetischer Druck |
| Größensymbol(e) | $ p $ |
| Dimensionsname | Druck |
| In SI-Einheiten | $ \mathrm {1\,Pa=1\,{\frac {N}{m^{2}}}=1\,{\frac {kg}{m\cdot s^{2}}}} $ |
| Benannt nach | Blaise Pascal |
Das Pascal ist eine abgeleitete SI-Einheit des Drucks sowie der mechanischen Spannung. Sie wurde nach Blaise Pascal benannt und ist folgendermaßen definiert:
Ein Pascal ist also der Druck, den eine Kraft von einem Newton auf eine Fläche von einem Quadratmeter ausübt.
Anwendungen und typische Größen
Im Folgenden werden einige Größenbeispiele für verschiedene Anwendungen angeführt. Für den Größenbereich werden SI-Präfixe angegeben.
Mikropascal
Als Bezugswert für den Schalldruckpegel Lp = 0 dB (Dezibel) ist 20 µPa Schalldruck festgelegt und gilt als Hörschwelle. Die Lautheit von 1 sone wird bei 1000-Hz-Sinuston und +40 dB, also 2000 µPa definiert. 1 Pa Schalldruck entspricht +94 dB und ist damit gehörschädigend laut. Weil der Druck im Gas (Fluid) nicht negativ werden kann, ist symmetrisch auf- und abschwingender Schalldruck mit dem Umgebungs(luft)druck begrenzt, dem Standardatmosphärendruck von 1013,25 hPa entspricht dabei 194,09 dB. Ein einzelner Knallstoß kann jedoch stärker sein.
Dekapascal
In der Lüftungstechnik wird häufig die Einheit Dekapascal (1 dPa = 10 Pa) verwendet, wobei ein Dekapascal 0,1 mbar entspricht.
Hektopascal
Der Luftdruck wird meist in Hektopascal (1 hPa = 100 Pa) angegeben, weil so zum einen die SI-konforme Einheit Pascal verwendet werden kann und man zum anderen einen Zahlwert hat, der dem gewohnten Millibar (mbar) entspricht.
In der Forschung wird, insbesondere bei der Vakuumtechnik, vielfach das Millibar als Einheit verwendet.
Kilopascal
Die Einheit Kilopascal (1 kPa = 1000 Pa = 0,1 N/cm2) wird in der Kraftfahrzeugtechnik beispielsweise für die SI-konforme Angabe des Reifenfülldruckes benutzt. Ein Druck von 100 kPa entspricht dabei 1 bar. Auch bei Abwasserleitungen wird der Prüfdruck in Kilopascal angegeben.
Der mittlere Luftdruck der Atmosphäre auf Meereshöhe und Standarddruck bzw. Normdruck ist 101.325 Pascal = 1.013,25 hPa oder 101,325 kPa.
Megapascal
Die Einheit Megapascal (1 MPa = 1 Million Pa = 1 N/mm2) wird in der Technik und in höheren Zahlen auch zur Beschreibung von Explosionen verwendet. Der Kaltfülldruck einer Halogenlampe mit den Edelgasen Neon und Krypton bei 22 Grad Celsius kann z. B. 1,2 Megapascal (entspricht 12 bar) betragen.[1]
Megapascal werden auch z. B. zur Beschreibung des Kritischen Punktes in der Thermodynamik verwendet.
Streckgrenze, Dehngrenze und Streckspannung im Maschinenbau werden ebenfalls üblicherweise in Megapascal angegeben. Auch in der Bautechnik wird die Festigkeit von Betonen in Megapascal angegeben.
Die Spezifische Energie eines Sprengstoffes gibt den Druck in Megapascal an, den ein Kilogramm dieses Explosivstoffes in einem abgeschlossenen Volumen von einem Liter bei der Explosion erzeugen würde.
Gigapascal
Die Einheit Gigapascal (1 GPa = 1 Milliarde Pa) beschreibt die Größenordnung von Drücken, die z. B. Kohlenstoff in Diamant verwandeln.[2]
GPa ist die Einheit des Elastizitätsmoduls.
Graphit, zusammengepresst in einer hydraulischen Presse bei Drücken von bis zu 6 Gigapascal und Temperaturen von über 1500 °C, wandelt sich in Diamant um.
Bornitrid, analog zur Umwandlung von Graphit in Diamant, wandelt sich von einer hexagonalen in die kubische Modifikation um bei hoher Temperatur (1400–1800 °C) und hohem Druck von über 6 Gigapascal. Unter Normalbedingungen weist Bornitrid eine Festigkeit von etwa 48 Gigapascal auf (Diamant zwischen 70 und 100 Gigapascal).
Der Schubmodul (auch Gleitmodul, Schermodul oder Torsionsmodul), eine Materialkonstante, die Auskunft über die lineare elastische Verformung eines Bauteils infolge einer Scherkraft oder Schubspannung gibt, wird ebenfalls in Gigapascal angegeben. Aluminium hat z. B. einen Schubmodul von 25,5 Gigapascal, Stahl von 79,3 Gigapascal. Der Schermodul von Gesteinen beträgt meistens 30 Gigapascal, siehe Seismisches Moment.
In 410 km Tiefe beträgt der Druck 14 Gigapascal; siehe 410-km-Diskontinuität. In Erdtiefen von etwa 700 km wandeln sich bei Temperaturen von vielen hundert Grad Celsius bzw. bei Drücken um 25 Gigapascal viele Gesteine in andere Mineralien um.
Mit einem Druck von 268 Gigapascal konnten Forscher Quarz in eine Kristallstruktur umwandeln, die nirgends natürlich vorkommt.[3]
Umrechnung von Druckeinheiten
| Pascal | Bar | Technische Atmosphäre | Physikalische Atmosphäre | Torr | Pound-force per square inch | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ≡ 1 N/m² | ≡ 1 Mdyn/cm² | ≡ 1 kp/cm² | ≡ pSTP | ≡ 1 mmHg | ≡ 1 lbF/in² | |
| 1 Pa | 1 | 1,0000 · 10−5 | 1,0197 · 10−5 | 9,8692 · 10−6 | 7,5006 · 10−3 | 1,4504 · 10−4 |
| 1 bar | 1,0000 · 105 | 1 | 1,0197 · 100 | 9,8692 · 10−1 | 7,5006 · 102 | 1,4504 · 101 |
| 1 at | 9,8067 · 104 | 9,8067 · 10−1 | 1 | 9,6784 · 10−1 | 7,3556 · 102 | 1,4223 · 101 |
| 1 atm | 1,0133 · 105 | 1,0133 · 100 | 1,0332 · 100 | 1 | 7,6000 · 102 | 1,4696 · 101 |
| 1 Torr | 1,3332 · 102 | 1,3332 · 10−3 | 1,3595 · 10−3 | 1,3158 · 10−3 | 1 | 1,9337 · 10−2 |
| 1 psi | 6,8948 · 103 | 6,8948 · 10−2 | 7,0307 · 10−2 | 6,8046 · 10−2 | 5,1715 · 101 | 1 |
Exponentialdarstellung auf vier Stellen gerundet.
Einzelnachweise
- ↑ Beispiel diese Patentschrift: DE2006000223 INCANDESCENT HALOGEN LAMP. Abgerufen am 20. Juni 2012.
- ↑ Jan Oliver Löfken: Fast so hart wie Diamant, aber amorph wie Glas. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 26. Oktober 2011, abgerufen am 20. Juni 2012.
- ↑ wissenschaft.de - Überirdisches Silizium. Abgerufen am 20. Juni 2012.