Als je denkt aan druk, stel je je hoogstwaarschijnlijk iets voor dat je kunt voelen, ofwel letterlijk (zoals door een penpunt tegen de palm van je hand) of op een symbolische maar tastbare manier (zoals bij het voorbereiden van een laatste scheikunde examen). Je bent je echter niet bewust van het ene type druk met de grootste impact in je hele bestaan: luchtdruk.
Zelfs als je het niet actief kunt waarnemen, ben je je waarschijnlijk op zijn minst bewust van de fenomeen van atmosferische druk, vaak genoemd barometrische druk, want het staat tegenwoordig op vrijwel elk weerbericht of voorspelling. En je weet ook dat bepaalde gesloten objecten op aarde, zoals autobanden en basketballen, hun eigen (kunstmatig gegenereerde) luchtdruk hebben.
Is er een manier om de druk van een of ander gizmo in je handen te relateren aan die van de "stille" atmosferische druk? Dat wil zeggen, zijn deze op enigerlei wijze additief of annulerend? Het antwoord ligt in het concept van pond per vierkante inch absoluut versus pond per vierkante inch meter, of PSIA vs. PSIG.
Wat is druk in de natuurkunde?
Druk vertaalt zich in uw gedachten waarschijnlijk naar iets dat op kracht lijkt. Dat is in de buurt, eigenlijk; druk is gewoon kracht per oppervlakte-eenheid, gemeten in pascal (Pa) of Newton per vierkante meter (N/m .)2) in SI-eenheden. Kracht is op zijn beurt het product van massa en versnelling. Sinds de zwaartekracht van de aarde, g, (ongeveer 9,8 m/s2 aan het oppervlak van de planeet) heeft versnellingseenheden, alles met massa op aarde heeft een kracht die het gevolg is van zwaartekracht genaamd gewicht.
Als je je eigen gewicht verdeelt over het oppervlak van een dun bevroren vijver, heb je een grotere kans om niet door te vallen dan wanneer je opstaat en gaat staan. Dit komt omdat je in het tweede geval meer druk uitoefent op het ijs dat je aanraakt, omdat je voeten een veel kleiner ijsoppervlak raken dan wanneer je zo wijd mogelijk op het oppervlak ligt.
Gemeenschappelijke drukeenheden
Je hebt al kennis gemaakt met de pascal, gelijk aan 1 N/m2. Zoals veel fundamentele eenheden in de natuurwetenschap, zijn pascals niet geschikt voor de meeste dagelijkse drukmetingen. Atmosferische druk meet bijvoorbeeld ongeveer 101.325 Pa of 101,325 kilopascal (kPa). Dit is gelijk aan 1 atmosfeer, of 1 pinautomaat.
Een eenheid genaamd de bar benadert de atmosferische druk, met 1 bar = 1.000 millibar (mbar) = 100 kPa. Op weersvoorspellingen ziet u mogelijk de druk van orkanen uitgedrukt in millibar; hoe lager de waarde, hoe sterker de storm, met waarden van rond de 900 mbar die wijzen op extreem krachtige weersomstandigheden.
Wanneer u de banden van een auto in de Verenigde Staten vult, wordt de druk meestal weergegeven in pond per vierkante inch (psi), met 1 atm = 14,7 psi. U wordt meestal uitgenodigd om de banden op te pompen tot ten minste 32 psi. Maar welke druk meet dit eigenlijk?
PSIA vs. PSIG
Op dit punt wil je waarschijnlijk graag afzien van afkortingen en een aantal zinvolle drukberekeningen krijgen.
In het bovenstaande voorbeeld meet de bandenspanningsmeter, zoals de naam betaamt, de bandenspanning ten opzichte van de meter, oftewel PSIG. Het apparaat is, net als uw eigen lichaam, geconstrueerd om atmosferische druk te negeren en 0 toe te kennen aan deze waarde. Dit is logisch, aangezien de meeste gewone mensen niet in een vacuüm, waarin lucht en zijn druk zijn verwijderd.
Absolute druk (PSIA) is dus gewoon atmosferische druk plus de overdruk:
PSIA = PSIG + atmosferische druk
Dus een band die is opgepompt tot een manometerdruk van 32 psi, of een PSIG van 32, zou een absolute druk hebben, ten opzichte van een vacuüm, van ongeveer 32 + 14,7 = 46,7 psi, of een PSIA van 46,7.
PSIA vs. PSIG-omzetter
Zie de bronnen voor een manier om deze berekeningen automatisch af te handelen en wat meer inzicht te krijgen in hoe en waarom deze eenheden worden gebruikt.