Pascal (Einheit)

Das Pascal (Symbol: Pa ) ist die Einheit des Drucks im Internationalen Einheitensystem (SI). Es wird auch zur Quantifizierung von Innendruck , Spannung , Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit verwendet . Die nach Blaise Pascal benannte Einheit ist eine abgeleitete, kohärente SI-Einheit und definiert als ein Newton pro Quadratmeter (N/m² ⁾ . ^{[ 1 ]} Sie entspricht außerdem 10¹⁰ Barye (10¹⁰ Ba) im CGS-System . Gängige Vielfache des Pascal sind das Hektopascal (1 hPa = 100 Pa), das einem Millibar entspricht , und das Kilopascal (1 kPa = 1000 Pa), das einem Centibar entspricht.

Die Maßeinheit Standardatmosphäre (atm) ist definiert als101.325  Pa . ^{[ 2 ]} Meteorologische Beobachtungen geben den Luftdruck üblicherweise in Hektopascal (hPa) an, gemäß der Empfehlung der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) . Der Luftdruck in Standardatmosphäre oder auf Meereshöhe beträgt demnach etwa 1013 hPa. In den Vereinigten Staaten werden die Werte üblicherweise in Zoll Quecksilbersäule ^{[ 3 ]} oder Millibar (Hektopascal) angegeben. ^{[ 4 ] [ 5 ]} In Kanada erfolgen die Angaben in Kilopascal. ^{[ 6 ]}

Die Einheit ist nach Blaise Pascal benannt , der für seine Beiträge zur Hydrodynamik und Hydrostatik sowie für seine Experimente mit einem Barometer bekannt ist . Der Name Pascal wurde 1971 von der 14. Generalkonferenz für Maß und Gewicht für die SI-Einheit Newton pro Quadratmeter (N/m²) übernommen ^{. [ 7 ] [ 8 ]}

Der Pascal kann mithilfe von SI-abgeleiteten Einheiten oder alternativ ausschließlich mit SI-Basiseinheiten ausgedrückt werden , wie folgt:

${\displaystyle {\rm {1~Pa=1~N/m^{2}=1~kg/(m{\cdot }s^{2})=1~J/m^{3}}}}$

wobei N das Newton , m der Meter , kg das Kilogramm , s die Sekunde und J das Joule ist . ^{[ 9 ]}

Ein Pascal ist der Druck, der durch eine Kraft von einem Newton senkrecht auf eine Fläche von einem Quadratmeter ausgeübt wird.

Die Maßeinheit Atmosphäre bzw. Standardatmosphäre (atm) entspricht 101.325 Pa ( 101,325  kPa). ^{[ 10 ]} Dieser Wert wird häufig als Referenzdruck verwendet und in einigen nationalen und internationalen Normen, wie beispielsweise ISO 2787 (pneumatische Werkzeuge und Kompressoren), ISO 2533 (Luft- und Raumfahrt) und ISO 5024 (Erdöl) der Internationalen Organisation für Normung (ISO), als solcher festgelegt. Die Internationale Union für Reine und Angewandte Chemie (IUPAC) empfiehlt hingegen die Verwendung von 100 kPa als Standarddruck bei der Angabe von Stoffeigenschaften. ^{[ 11 ]}

Unicode verfügt zwar über die Codepunkte U+33A9 ㎩ SQUARE PA und U+33AA ㎪ SQUARE KPA im CJK-Kompatibilitätsblock , diese dienen jedoch lediglich der Abwärtskompatibilität mit einigen älteren ideografischen Zeichensätzen und sind daher veraltet . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Das Pascal (Pa) oder Kilopascal (kPa) als Einheit zur Druckmessung ist weltweit weit verbreitet und hat die Einheit Pfund pro Quadratzoll (psi) weitgehend ersetzt, außer in einigen Ländern, die noch das imperiale Messsystem oder das US-amerikanische Maßsystem verwenden , darunter die Vereinigten Staaten.

Geophysiker verwenden das Gigapascal (GPa) zur Messung oder Berechnung tektonischer Spannungen und Drücke im Erdinneren .

Die medizinische Elastographie misst die Gewebesteifigkeit nicht-invasiv mittels Ultraschall oder Magnetresonanztomographie und zeigt häufig den Elastizitätsmodul oder Schermodul des Gewebes in Kilopascal an.

In der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik wird die Steifigkeit , Zugfestigkeit und Druckfestigkeit von Werkstoffen in Pascal gemessen . Im Ingenieurwesen ist Megapascal (MPa) die bevorzugte Einheit für diese Anwendungen, da ein Pascal eine sehr kleine Größe darstellt.

Das Pascal entspricht auch der SI-Einheit der Energiedichte , dem Joule pro Kubikmeter. Dies gilt nicht nur für die Thermodynamik von unter Druck stehenden Gasen, sondern auch für die Energiedichte elektrischer , magnetischer und Gravitationsfelder .

Das Pascal dient zur Messung des Schalldrucks . Die Lautstärkeempfindung ist die subjektive Wahrnehmung des Schalldrucks und wird als Schalldruckpegel (SPL) auf einer logarithmischen Skala relativ zu einem Referenzdruck gemessen. Für Schall in Luft gilt ein Druck von 20 μPa als Hörschwelle für den Menschen und ist ein gängiger Referenzdruck, dessen SPL null beträgt.

Die Luftdichtheit von Gebäuden wird bei 50 Pa gemessen. ^{[ 15 ]}

In der Medizin wird der Blutdruck in Millimeter Quecksilbersäule (mmHg, sehr nahe an einem Torr ) gemessen . Der normale Blutdruck eines Erwachsenen liegt unter 120 mmHg systolisch (SBP) und unter 80 mmHg diastolisch (DBP). ^{[ 16 ]} Umrechnung von mmHg in SI-Einheiten: 1 mmHg =0,133 32  kPa . Daher liegt der normale Blutdruck in SI-Einheiten unter 16,0 kPa (systolischer Blutdruck) und unter 10,7 kPa (diastolischer Blutdruck). Diese Werte entsprechen in etwa dem Druck einer Wassersäule von durchschnittlicher Körpergröße; daher sollte der Blutdruck am Arm ungefähr auf Herzhöhe gemessen werden.

Die in der Meteorologie üblicherweise verwendeten Einheiten für den Luftdruck waren früher das Bar (100.000  Pa ), was dem durchschnittlichen Luftdruck auf der Erde nahekommt, und dem Millibar. Seit der Einführung des SI-Einheitensystems messen ^Meteorologen den Luftdruck üblicherweise in Hektopascal (hPa), was 100 Pascal oder 1 Millibar entspricht. ^[ 17 ^{] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} Eine Ausnahme bildet Kanada, wo Kilopascal (kPa) verwendet wird. In vielen anderen Wissenschaftsbereichen werden Präfixe bevorzugt, die eine Potenz von 1000 darstellen, wodurch die Verwendung von Hektopascal theoretisch ausgeschlossen ist. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Viele Länder verwenden immer noch Millibar zur Messung des Luftdrucks. In praktisch allen anderen Bereichen wird stattdessen das Kilopascal verwendet. ^{[ 26 ]}

Dezimalvielfache und -teilchen werden mithilfe von Standardpräfixen des metrischen Systems gebildet .

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