وحدات الضغط وتحويلاتها

وحدات قياس الضغط

يوجد العديد من الوحدات المُستخدمة حول العالم لقياس الضغط، مما يُشكل الالتباس في كثير من الأحيان، ويعرف الضغط بشكل مُبسط بأنه القوة المُطبقة على وحدة المساحة،^[١] وتندرج فيما يأتي أهم الوحدات المُستخدمة عالميًا لقياس الضغط:

الباسكال

تعد الباسكال (بالإنجليزية: Pascal) الوحدة الرئيسية المستخدمة لقياس الضغط في النظام العالمي للوحدات (بالإنجليزية: the International System of Units)، وسُميت بذلك الاسم تكريمًا للعالم الفرنسي بليز باسكال (Blaise Pascal)؛ وهو من أشهر علماء الرياضيات والفيزياء.^[٢]

تُعبر الباسكال عن الضغط الناتج عن قوة تساوي واحد نيوتن مُطبقة على متر مربع، أو حسب النظام العالمي للوحدات فهي تعبر عن الضغط الناتج عن كيلو غرام واحد لكل متر لكل ثانية تربيع.^[٢]

وتعتبر وحدة باسكال صغيرة في القياس إلى حد ما، لذلك عادةً ما تُستخدم وحدة الكيلو باسكال، وهي إحدى الاشتقاقات من وحدة باسكال والتي تُمثل 1000 نيوتن/م^2.^[٢]

يُمكن حساب قيمة باسكال رياضيًا باستخدام القانون الآتي:^[٣]

القوة = الضغط × المساحة

وبالرموز:

ق = ض × م

وبالرموز الإنجليزية:

F = P×A

إذ تشير الرموز إلى ما يأتي:

• ق (F): القوة (بالإنجليزية: Force)، وتقاس بوحدة نيوتن (N).
• ض (P): الضغط (بالإنجليزية: Pressure)، ويُقاس بوحدة باسكال (pa).
• م (A): المساحة (بالإنجليزية: Area)، وتُقاس بوحدة م^2.

التور

تُعرف التور (بالإنجليزية: TORR) بأنها وحدة قياس الضغط التي تمثل 1 ضغط جوي مقسوم على 760 (1atm/760)،^[٤] وتُساوي في قيمتها 133.322 باسكال.^[٤]

وُتعرف أيضًا باسم الميلليمتر الزئبقي (mmHg)، وسميت بذلك نسبةً إلى العالم الإيطالي توريسللي (Torricelli) المتخصص في علم الفيزياء والرياضيات.^[٥]

وقد استُبدلت وحدة التور بشكل كبير بوحدة الميلي بار (mbar)، وتستخدم هذه الوحدة في أجهزة قياس الضغط المنخفض مثل؛ مقياس بيراني (بالإنجليزية: Pirani)، ومقياس التأين (بالإنجليزية: Ionisation Gauge) وتستخدم أيضًا في أجهزة قياس الضغط العالي لقياس أقل قيمة ممكنة للضغط، وتعد وحدة التور وحدة صغيرة في القياس.^[٤]

البار

يُعد البار (بالإنجليزية: Bar) أحد وحدات قياس الضغط التي تُستخدم بكثرة في مجالات الصناعة وعلم الأرصاد الجوية، ويستخدم البار أيضًا في الجهاز المُستخدم في علم الأرصاد الجوية والذي يُسمى باروميتر (بالإنجليزية: barometer).^[٦]

يمثل واحد بار 100,000 باسكال، وهو أقل بقليل من معدل الضغط الجوي عند سطح البحر، حيث أن 1 بار يساوي 0.9869 وحدة ضغط جوي.^[٦]

يُمثّل البار عادةً بالوحدة المشتقة وهي ميللي بار (millibars)، ومن الجدير ذكره أن وحدة البار لا تنتمي إلى النظام العالمي للوحدات.^[٦]

ضغط جوي

الضغط الجوي (بالإنجليزية: atm/ atmospheric pressure)، يُعد المرجع المُستخدم لقياس الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر، وكل 1 ضغط جوي يساوي 101.325 باسكال.^[٧]

يتأثر الضغط الجوي بالعوامل المختلفة مثل، درجة الحرارة والارتفاع، لذا كان من الأجدر الاعتماد على وحدة واحدة مُوحدة للمقارنة بين القياسات والأرقام المختلفة، ولذلك اعتُمدت وحدة الضغط الجوي لقياس ضغط مستوى البحر، كما اعتُمدت للاستخدام في مجال الطيران.^[٧]

ضغط جوي تقني

يشبه الضغط الجوي التقني (بالإنجليزية: at/ technical atmosphere) إلى حد كبير الضغط الجوي لكن ليس لهما نفس القيمة بالضبط، واستُخدمت هذه القيمة تاريخيًا لربط قيم الضغط المختلفة مع الضغط الجوي، ويمثل 1 ضغط جوي تقني 98,066.5 وحدة باسكال.^[٨]

يمكن إيجاد وحدة الضغط الجوي التقني على الساعات المًقاومة للماء، وبالأخص الساعات أوروبية الصنع، وذلك لقياس أكبر عمق للماء يمكن الوصول إليه، لكن استُبدلت هذه الوحدة حاليًا بشكل كبير واستُخدمت وحدة الضغط الجوي للتعبير عن الضغط عند مستوى سطح البحر، وللتعبير عن الضغط في مجال الطيران والأرصاد الجوية.^[٨]

رطل لكل بوصة مربعة

تعد وحدة الرطل لكل بوصة مربعة (بالإنجليزية: pounds per square inch (PSI)) الوحدة المستخدمة لقياس الضغط في بريطانيا، وقد استخدمت بشكل واسع في المجالات المختلفة مثل، الأجهزة المنزلية، والمعدات الصناعية.^[٩]

تمثل وحدة رطل لكل بوصة مربعة الضغط الذي ينتج عن قوة رطل واحد يقع على مساحة بوصة مربعة واحدة، وكل 1 رطل لكل بوصة مربعة ضغط يساوي 6894 باسكال.^[١٠]

التحويل بين وحدات الضغط 

يوجد العديد من الطرق للتحويل بين الوحدات، ويظهر فيما يأتي الوحدات المختلفة لقياس الضغط وقيمتها بوحدة باسكال حتى يسهل التحويل بين وحدات قياس الضغط المختلفة:

أمثلة متنوعة على التحويل بين وحدات الضغط

فيما يأتي بعض الأمثلة المتعلقة بالتحويل ما بين وحدات قياس الضغط المختلفة، وهي كالآتي:

مثال1: حول قيم الضغط التالية من وحدة ضغط جوي إلى وحدة باسكال: 1 ضغط جوي / 12 ضغط جوي / 50 ضغط جوي.

الحل:

• 1 ضغط جوي = 101.325 باسكال.
• 12 ضغط جوي = 12 × 101.325 = 1.215.900 باسكال.
• 50 ضغط جوي = 50 × 101.325 = 5.066.250 باسكال.

مثال2: حول قيمة 1 تور إلى بار

الحل:

• بالرجوع إلى الجدول نجد أن:
  • 1 تور = 133.322 باسكال
  • 1 بار = 100.000 باسكال

• وللتخلص من الباسكال يجب قسمة المعادلتين على بعضهما البعض
• 1تور/1بار = 133.322/100.000
• إجراء عملية الضرب التبادلي، ينتج أن: 1 تور = 1.33322 بار.

مثال3: حول قيمة الضغط 2 بار إلى وحدة باسكال ثم إلى وحدة ضغط جوي تقني

الحل:

• 1 بار = 100.000 باسكال
• 1 ضغط جوي تقني = 98,066.5 باسكال
• 2 بار = 200.000 باسكال
• 1 ضغط جوي تقني = 98,066.5 باسكال
• بقسمة الطرفين للتخلص من وحدة باسكال، نجد أن 2 بار = 2.04 ضغط جوي تقني.

مثال4: حول 10 رطل لكل بوصة تربيع إلى باسكال

الحل:

• 1 رطل لكل بوصة تربيع = 6894 باسكال.
• ضرب الطرفين بالرقم 10
• ومنه؛ 10 رطل لكل بوصة تربيع = 68940 باسكال.

مثال5: حول 10 تور إلى رطل لكل بوصة تربيع

الحل

• 1 تور = 133.322 باسكال
• 1 رطل لكل بوصة تربيع = 6894 باسكال.
• بقسمة الطرفين للتخلص من وحدة باسكال، نجد أن: 1 تور = 19.3388 رطل لكل بوصة تربيع
• وبالتالي 10 تور = 193.388 رطل لكل بوصة تربيع

المراجع

1. ↑ "Pressure units and pressure unit conversion", beamex, Retrieved 30/9/2021. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت} "pascal-unit-of-energy-measurement", britannica, Retrieved 30/9/2021. Edited.
3. ↑ "pascals-law-and-its-application", byjus, Retrieved 30/9/2021. Edited.
4. ^ ^{أ ب ت} "Torr Pressure Unit", sensorsone, Retrieved 30/9/2021. Edited.
5. ↑ "What is Torr?", vedantu, Retrieved 10/10/2021. Edited.
6. ^ ^{أ ب ت ث} Nick Connor (22/5/2019), "What is Bar – Unit of Pressure – Definition", thermal, Retrieved 30/9/2021. Edited.
7. ^ ^{أ ب ت} "atm – Standard Atmosphere Pressure Unit", sensorsone, Retrieved 30/9/2021. Edited.
8. ^ ^{أ ب ت} "at – Technical Atmosphere Pressure Unit", sensorsone, Retrieved 30/9/2021. Edited.
9. ↑ Robert Lukat (10/11/2021), "Pressure Measurement: Understanding PSI, PSIA and PSIG", blog, Retrieved 30/9/2021. Edited.
10. ^ ^{أ ب} Anne Marie Helmenstine (13/1/2020), "What Is PSI? Definition of Unit", thoughtco, Retrieved 30/9/2021. Edited.
11. ↑ "Torr Pressure Unit", sensorsone, Retrieved 10/10/2021. Edited.