وحدات الضغط بسيطة؛ نقطة المرجع ليست كذلك
معظم تحويلات الضغط هي مجرد عملية ضرب عادية — من psi إلى kPa، من bar إلى atm — ولا تسبب أي مشاكل أكثر من أي زوج وحدات آخر. الخطأ الحقيقي والمتعلق بالسلامة في قياس الضغط ليس خطأ في معامل تحويل على الإطلاق. بل هو استخدام رقمين يقيسان الضغط بالنسبة لخطوط أساس مختلفة ومعاملتهما كما لو كانا قابلين للمقارنة.
ضغط المقياس والضغط المطلق ليسا نفس الكمية
ضغط المقياس يُقاس بالنسبة إلى ضغط الجو المحيط — قراءة مقياس بقيمة 0 تعني "نفس مستوى الهواء من حوله"، وليس "لا ضغط". الضغط المطلق يُقاس بالنسبة إلى الفراغ الحقيقي. الاثنان يختلفان بأي قيمة يمتلكها ضغط الجو المحلي، تقريباً 101.3 kPa (14.7 psi) على مستوى سطح البحر، وهذا الفرق هو بالضبط حجم الخطأ إذا تم استخدام الخطأ.
مثال عملي: الإطار
قراءة مقياس الإطار "32 psi" تُبلِّغ عن ضغط المقياس: 32 psi فوق أي شيء يفعله الجو خارج الإطار. لذلك الضغط المطلق الداخلي للإطار هو تقريباً 32 + 14.7 ≈ 46.7 psi. مُصنِّعو الإطارات، ومقاييس الإطارات، والملصق على باب السيارة من الداخل يحددون جميعاً ضغط المقياس حسب الاتفاقية، لذا نادراً ما يسبب هذا خطأ فعلياً من تلقاء نفسه — يظهر الخطأ عندما يأخذ شخص ما رقم مقياس في حساب الفيزياء أو الهندسة، قانون الغاز المثالي على سبيل المثال، الذي يتطلب الضغط المطلق، وينسى إضافة 14.7 psi مرة أخرى.
مثال عملي: البارومتر
تقارير الطقس تتبع الاتفاقية المعاكسة. "1013 hPa" في التنبؤ هو رقم ضغط مطلق، بتعبير أدق ضغط مطلق معدَّل لسطح البحر (انظر أدناه)، وليس ضغط بالنسبة إلى بعض المراجع. تم تحديد ضغط الجو المعياري، 101,325 Pa بالضبط، باعتباره "1 atmosphere" في 1954 من قبل المؤتمر العام العاشر للأوزان والمقاييس، وهو نفس 101.325 kPa الذي يجب إضافته مرة أخرى إلى قراءة المقياس للحصول على واحد مطلق.
مشهد الوحدات
| الوحدة | العلاقة الدقيقة | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|
| Pascal (Pa) | وحدة أساسية SI: 1 N/m² | وحدة أساسية علمية/هندسية؛ نادراً ما تُستخدم وحدها، كونها صغيرة جداً |
| Bar | 100,000 Pa بالضبط | ضغط الإطارات الأوروبية، خرائط الطقس، الغوص |
| Atmosphere (atm) | 101,325 Pa بالضبط | الكيمياء، الغوص، تحديد "الشروط المعيارية" |
| PSI | ≈6,894.757 Pa (من lbf/in²) | ضغط إطارات US/UK، الهيدروليكا، الغاز المضغوط |
| mmHg (تقليدي) | 133.322387415 Pa | ضغط الدم، قراءات بارومترية أقدم |
| Torr | 101,325/760 = 133.3223684… Pa | أنظمة الفراغ، الفيزياء |
mmHg و torr قريبة جداً، تختلفان بحوالي 0.14 جزء من المليون (mmHg = 133.322387415 Pa مقابل torr = 101,325/760 = 133.322368421… Pa، فرق 1.899×10⁻⁵ Pa على أساس حوالي 133.3 Pa)، أن معظم المراجع تعاملهما كمتبادلتين، لكنهما غير معرَّفتين بشكل متطابق: mmHg مشتقة من كثافة زئبقية تقليدية محددة مدمجة مع الجاذبية المعيارية، بينما يُعرَّف torr كـ جزء دقيق بـ 1/760 من الجو المعياري. فيزياء الفراغ، حيث قد يكون الفرق مهماً أحياناً، تميل إلى استخدام torr على وجه التحديد لأن تعريفها لا يعتمد على الخصائص الفيزيائية للزئبق على الإطلاق.
مشكلة مقياس الارتفاع
يعتمد الطيران على الضغط المطلق للارتفاع، وهو يعتمد على أن تكون تلك المرجعية حالية. مقياس ارتفاع الطائرة، ميكانيكياً، هو بارومتر معاير لقراءة الارتفاع بدلاً من الضغط — يجب أن يُخبَّر بضغط سطح البحر المكافئ المحلي الحالي، إعداد مقياس الارتفاع أو QNH، لتحويل قراءته الضغطية الخام إلى ارتفاع صحيح فوق متوسط سطح البحر. الطيران من منطقة ضغط عالي إلى منطقة ضغط منخفض دون تحديث هذا الإعداد، ومقياس الارتفاع يحافظ على القراءة مقابل المرجعية القديمة والأعلى، لذا فهو يعرض ارتفاع أعلى من الارتفاع الحقيقي للطائرة. ذاكرة الطيار المعيارية هي "high to low, look out below": الخطأ يعمل في الاتجاه الخطير، مما يشير إلى وضوح أكثر من التضاريس مما يوجد فعلاً. كشكل عملي تقريبي، خطأ 1 hPa في إعداد مقياس الارتفاع يقابل حوالي 30 قدم (9 m) من خطأ الارتفاع بالقرب من مستوى سطح البحر؛ الشكل الدقيق يختلف باختلاف الارتفاع ودرجة الحرارة، لأن ضغط الجو ينخفض بشكل لوغاريتمي بدلاً من أن ينخفض خطياً مع الارتفاع، لكن 30 ft لكل hPa هي قاعدة الاختبار السريع المعيارية التي يتم تدريب الطيارين على استخدامها.
لماذا يتم تصحيح ضغط الطقس إلى سطح البحر على الإطلاق
ينخفض ضغط الجو الخام، أو "محطة"، مع الارتفاع — في الجو المعياري الأمريكي، حوالي 83,430 Pa على ارتفاع ميل واحد (1,609 m) مقابل 101,325 Pa على مستوى سطح البحر، أقل بـ حوالي 18%، مع عدم وجود تغيير في الطقس على الإطلاق. (ضغط محطة دنفر الحقيقي، حوالي 835-843 hPa، متسق مع هذا الشكل.) الإبلاغ عن ضغط محطة خام سيجعل كل مدينة مرتفعة الارتفاع تبدو وكأنها جالسة بشكل دائم في نظام ضغط منخفض حاد، لذا تقارير الأرصاد الجوية تصحح ضغط المحطة إلى ما كنت ستقرؤه إذا كانت المحطة على مستوى سطح البحر، باستخدام الارتفاع المعروف للمحطة. هذا الرقم المعاير لسطح البحر، وليس قراءة المستشعر الخام، هو ما يمثله "1013 hPa" في التنبؤ فعلاً: تصحيح ثاني منفصل من تمييز ضغط المقياس/المطلق أعلاه، وسبب آخر لماذا نادراً ما يطابق مستشعر ضغط خام في موقع معين وشكل طقس منشور لنفس الموقع بالضبط.
ضغط المقياس السالب له مفرداته الخاصة
يمكن أن يصبح ضغط المقياس سالباً، عندما يكون الضغط المقاس أقل من الجو المحيط، والعمليات التي تتعامل مع هذا بشكل روتيني تعطيه اسماً منفصلاً، "فراغ"، بدلاً من كتابة علامة سالب. فنيو المبردات الذين يفرغون خط تكييف الهواء قبل إعادة الشحن يراقبون قراءة مقياس بوحدات بوصات من الزئبق للفراغ، يعملون تجاه حوالي 28-30 inHg فراغ (قريب جداً، لكن بعيد عن، فراغ كامل) قبل اعتبار السطر جافاً بما يكفي للشحن. هذا الرقم لا يزال قياس المقياس، فقط عد للأسفل من الجو بدلاً من الأعلى منه، ويحول إلى ضغط مطلق بنفس الطريقة التي يحدث فيها الحالة الإيجابية: طرحه من ضغط الجو المحلي بدلاً من إضافته.
قاعدة تحل معظم الالتباس اليومي
إذا كانت قراءة الضغط تأتي من شيء مصمم للجلوس داخل ضغط محيط أكبر، إطار، خزان غوص، خط هيدروليكي، افترض ضغط المقياس. إذا جاءت من شيء يصف الجو نفسه، تقرير طقس، جدول عمق الغوص، مقياس ارتفاع الطائرة، افترض ضغط مطلق، أو على الأقل ضغط مطلق معاير لسطح البحر. الاتفاقيتان متأصلتان وكلاهما معقول في مجاله الخاص؛ الخطأ يحدث فقط عندما يعبر رقم من مجال إلى حساب مبني للآخر.