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Pascal (Einheit)

Physikalische Einheit
Einheitenname Pascal
Einheitenzeichen P a {\displaystyle \mathrm {Pa} }
Physikalische Größe(n) Druck
Formelzeichen p {\displaystyle p}
Dimension M L 1 T 2 {\displaystyle {\mathsf {M\;L^{-1}\;T^{-2}}}}
System Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten 1 P a = 1 N m 2 = 1 k g m s 2 {\displaystyle \mathrm {1\,Pa=1\,{\frac {N}{m^{2}}}=1\;{\frac {kg}{m\cdot s^{2}}}} }
Benannt nach Blaise Pascal
Abgeleitet von Newton, Quadratmeter

Das Pascal ist im Internationalen Einheitensystem (SI) die Maßeinheit des Drucks sowie der mechanischen Spannung. Sie ist nach Blaise Pascal benannt und folgendermaßen definiert:

1 Pa = 1 N·m−2

Ein Pascal ist also der Druck, den eine Kraft von einem Newton auf eine Fläche von einem Quadratmeter ausübt. Da dies im Vergleich zum Atmosphärendruck ein ziemlich kleiner Wert ist, werden oft dezimale Vielfache der Einheit verwendet, neben dem Hektopascal (1 hPa = 100 Pa) und dem Kilopascal (1 kPa = 1000 Pa) auch das Bar (1 bar = 105 Pa = 100 kPa).

Der mittlere Luftdruck der Atmosphäre auf Meereshöhe (Standard- bzw. Normdruck) beträgt

1 atm = 101325 Pa = 1013,25 hPa = 1,01325 bar = 1013,25 mbar.

Inhaltsverzeichnis

Blaise Pascal (1623–1662) war ein französischer Philosoph und Wissenschaftler, der sich unter anderem mit dem Verhalten von Fluiden beschäftigte und Grundlagen wie das Konzept von Druck und Vakuum entwickelte. Bereits auf der 5. Generalkonferenz für Maß und Gewicht 1913 wurde der Name „Pascal“ für eine Druckeinheit vorgeschlagen, die den Wert 10 N/cm2 haben sollte (das ist der Druck, der später 1 bar genannt wurde). Es wurde aber kein entsprechender Beschluss gefasst.

Auch bei der Einführung des SI-Systems 1960 gab es noch keinen eigenen Namen für die Einheit des Drucks; man verwendete „Newton pro Quadratmeter“. Dieser lange Name erwies sich jedoch als unhandlich, zumal 1 N/m2 ein sehr kleiner Druck ist. In der europäischen Industrie wurde zunehmend die Einheit das Bar (1 bar = 105 N/m2) gebraucht, die ziemlich genau dem Druck einer Atmosphäre entspricht, und in der Meteorologie war die Einheit Millibar üblich. Um dezimale Vielfache wie 105 als Umrechnungsfaktoren im SI-System zu vermeiden, wurde bei der 14. Generalkonferenz für Maß und Gewicht im Oktober 1971 der abgeleiteten Einheit N/m2 der Name Pascal gegeben.

Die Einheit wurde bereits 1969 in Deutschland als gesetzliche Einheit festgelegt. In der Meteorologie wurde Pascal dann am 1. Januar 1984 eingeführt.

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 so laut, dass bei Dauerbelastung Hörschäden auftreten können.

Dekapascal

In der Lüftungstechnik wird häufig die Einheit Dekapascal (1 daPa = 10 Pa) verwendet, wobei ein Dekapascal 0,1 mbar entspricht.

Hektopascal

In der Meteorologie wird der Luftdruck der Atmosphäre (auf Meereshöhe im Mittel 1013,25 hPa) 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 früher üblichen Millibar (mbar) genau 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 1 bar. Auch bei Abwasserleitungen wird der Prüfdruck meistens in Kilopascal angegeben.

Megapascal

Die Einheit Megapascal (1 MPa = 1 Million Pa = 1 N/mm2) wird in der Technik z. B. für die Zugfestigkeit von Metallen und in höheren Zahlen auch zur Beschreibung von Explosionen verwendet. Der Kaltfülldruck einer Halogenlampe mit den Edelgasen Neon und Krypton bei 22 °C kann z. B. 1,2 MPa (entspricht 12 bar) betragen. Eine Hydraulikleitung kann für 400 bar = 40 MPa Betriebsdruck ausgelegt sein.

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. Graphit in Diamant verwandeln: Graphit, zusammengepresst in einer hydraulischen Presse bei bis zu 6 GPa und Temperaturen über 1500 °C, wandelt sich in Diamant um.

Im Erdinneren beträgt der Druck in 410 km Tiefe 14 GPa (siehe 410-km-Diskontinuität). In Erdtiefen von etwa 700 km wandeln sich bei Temperaturen von einigen hundert Grad Celsius bzw. bei Drücken um 25 GPa zahlreiche gesteinsbildende Minerale isochemisch in unter diesen Bedingungen stabilere sowie kristallographisch dichter gepackte Modifikationen um.

Elastizitätsmodul und Schubmodul, Materialkonstanten, die Auskunft über die lineare elastische Verformung eines Bauteils infolge einer Normal- bzw. Scherkraft geben, werden ebenfalls in Gigapascal angegeben. Aluminium hat z. B. einen Schubmodul von 25,5 GPa, Stahl von 79,3 GPa. Der Schermodul von Gesteinen beträgt meistens 30 GPa, siehe Seismisches Moment.

Neben dem Pascal gibt es noch weitere Einheiten für den Druck. Eine Tabelle findet sich im Artikel Druck.

  1. , 1913, Seite 56, Vorstellung eines Projekts der französischen Regierung zur Festlegung der Basis- und abgeleiteten Einheiten, abgerufen am 10. Nov. 2019
  2. Norman A. Anderson: Instrumentation for Process Measurement and Control. 3. Auflage. CRC Press, 1997, ISBN 0-8493-9871-1,S.37 ( in der Google-Buchsuche).
  3. , 1971, Seite 78, abgerufen am 11. Nov. 2019
  4. Ausführungsverordnung zum Gesetz über Einheiten im Meßwesen vom 26. Juni 1970. In: Bundesgesetzblatt.Band62. Bundesanzeiger Verlag, Bonn 30. Juni 1970,S.981–991 ( [PDF; abgerufen am 6. Januar 2021]).
  5. Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland. In: PTB (Hrsg.): Broschüren zum Internationalen Einheitensystem (SI). 2. Auflage. Braunschweig 2019 ( [PDF;1,2MB; abgerufen am 6. Januar 2021]).
  6. In: Website wetter.net. Q.met GmbH Wiesbaden, abgerufen am 12. Dezember 2020.
  7. Beispiel diese Patentschrift: Abgerufen am 20. Juni 2012.
  8. Jan Oliver Löfken: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 26. Oktober 2011, abgerufen am 20. Juni 2012.

Pascal (Einheit)
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Pascal Einheit SI Einheit des Drucks und der mechanischen Spannung Sprache Beobachten Bearbeiten Physikalische EinheitEinheitenname PascalEinheitenzeichen P a displaystyle mathrm Pa Physikalische Grosse n DruckFormelzeichen p displaystyle p Dimension M L 1 T 2 displaystyle mathsf M L 1 T 2 System Internationales EinheitensystemIn SI Einheiten 1 P a 1 N m 2 1 k g m s 2 displaystyle mathrm 1 Pa 1 frac N m 2 1 frac kg m cdot s 2 Benannt nach Blaise PascalAbgeleitet von Newton Quadratmeter Das Pascal ist im Internationalen Einheitensystem SI die Masseinheit des Drucks sowie der mechanischen Spannung Sie ist nach Blaise Pascal benannt und folgendermassen definiert 1 Pa 1 N m 2 Ein Pascal ist also der Druck den eine Kraft von einem Newton auf eine Flache von einem Quadratmeter ausubt Da dies im Vergleich zum Atmospharendruck ein ziemlich kleiner Wert ist werden oft dezimale Vielfache der Einheit verwendet neben dem Hektopascal 1 hPa 100 Pa und dem Kilopascal 1 kPa 1000 Pa auch das Bar 1 bar 105 Pa 100 kPa Der mittlere Luftdruck der Atmosphare auf Meereshohe Standard bzw Normdruck betragt 1 atm 101325 Pa 1013 25 hPa 1 01325 bar 1013 25 mbar Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Anwendungen und typische Grossen 2 1 Mikropascal 2 2 Dekapascal 2 3 Hektopascal 2 4 Kilopascal 2 5 Megapascal 2 6 Gigapascal 3 Umrechnung von Druckeinheiten 4 EinzelnachweiseGeschichte BearbeitenBlaise Pascal 1623 1662 war ein franzosischer Philosoph und Wissenschaftler der sich unter anderem mit dem Verhalten von Fluiden beschaftigte und Grundlagen wie das Konzept von Druck und Vakuum entwickelte Bereits auf der 5 Generalkonferenz fur Mass und Gewicht 1913 wurde der Name Pascal fur eine Druckeinheit vorgeschlagen die den Wert 10 N cm2 haben sollte das ist der Druck der spater 1 bar genannt wurde 1 Es wurde aber kein entsprechender Beschluss gefasst Auch bei der Einfuhrung des SI Systems 1960 gab es noch keinen eigenen Namen fur die Einheit des Drucks man verwendete Newton pro Quadratmeter Dieser lange Name erwies sich jedoch als unhandlich zumal 1 N m2 ein sehr kleiner Druck ist 2 In der europaischen Industrie wurde zunehmend die Einheit das Bar 1 bar 105 N m2 gebraucht die ziemlich genau dem Druck einer Atmosphare entspricht und in der Meteorologie war die Einheit Millibar ublich Um dezimale Vielfache wie 105 als Umrechnungsfaktoren im SI System zu vermeiden wurde bei der 14 Generalkonferenz fur Mass und Gewicht im Oktober 1971 der abgeleiteten Einheit N m2 der Name Pascal gegeben 2 3 Die Einheit wurde bereits 1969 in Deutschland als gesetzliche Einheit festgelegt 4 5 In der Meteorologie wurde Pascal dann am 1 Januar 1984 eingefuhrt 6 Anwendungen und typische Grossen BearbeitenSiehe auch Liste von Grossenordnungen des Druckes Im Folgenden werden einige Grossenbeispiele fur verschiedene Anwendungen angefuhrt Fur den Grossenbereich werden SI Prafixe angegeben Mikropascal Bearbeiten Als Bezugswert fur den Schalldruckpegel Lp 0 dB Dezibel ist 20 µPa Schalldruck festgelegt und gilt als Horschwelle 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 so laut dass bei Dauerbelastung Horschaden auftreten konnen Dekapascal Bearbeiten In der Luftungstechnik wird haufig die Einheit Dekapascal 1 daPa 10 Pa verwendet wobei ein Dekapascal 0 1 mbar entspricht Hektopascal Bearbeiten In der Meteorologie wird der Luftdruck der Atmosphare auf Meereshohe im Mittel 1013 25 hPa 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 fruher ublichen Millibar mbar genau entspricht In der Forschung wird insbesondere bei der Vakuumtechnik vielfach das Millibar als Einheit verwendet Kilopascal Bearbeiten Die Einheit Kilopascal 1 kPa 1000 Pa 0 1 N cm2 wird in der Kraftfahrzeugtechnik beispielsweise fur die SI konforme Angabe des Reifenfulldruckes benutzt Ein Druck von 100 kPa entspricht 1 bar Auch bei Abwasserleitungen wird der Prufdruck meistens in Kilopascal angegeben Megapascal Bearbeiten Die Einheit Megapascal 1 MPa 1 Million Pa 1 N mm2 wird in der Technik z B fur die Zugfestigkeit von Metallen und in hoheren Zahlen auch zur Beschreibung von Explosionen verwendet Der Kaltfulldruck einer Halogenlampe mit den Edelgasen Neon und Krypton bei 22 C kann z B 1 2 MPa entspricht 12 bar betragen 7 Eine Hydraulikleitung kann fur 400 bar 40 MPa Betriebsdruck ausgelegt sein Megapascal werden auch z B zur Beschreibung des kritischen Punktes in der Thermodynamik verwendet Streckgrenze Dehngrenze und Streckspannung im Maschinenbau werden ebenfalls ublicherweise 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 wurde Gigapascal Bearbeiten Die Einheit Gigapascal 1 GPa 1 Milliarde Pa beschreibt die Grossenordnung von Drucken die z B Graphit in Diamant verwandeln 8 Graphit zusammengepresst in einer hydraulischen Presse bei bis zu 6 GPa und Temperaturen uber 1500 C wandelt sich in Diamant um Im Erdinneren betragt der Druck in 410 km Tiefe 14 GPa siehe 410 km Diskontinuitat In Erdtiefen von etwa 700 km wandeln sich bei Temperaturen von einigen hundert Grad Celsius bzw bei Drucken um 25 GPa zahlreiche gesteinsbildende Minerale isochemisch in unter diesen Bedingungen stabilere sowie kristallographisch dichter gepackte Modifikationen um Elastizitatsmodul und Schubmodul Materialkonstanten die Auskunft uber die lineare elastische Verformung eines Bauteils infolge einer Normal bzw Scherkraft geben werden ebenfalls in Gigapascal angegeben Aluminium hat z B einen Schubmodul von 25 5 GPa Stahl von 79 3 GPa Der Schermodul von Gesteinen betragt meistens 30 GPa siehe Seismisches Moment Umrechnung von Druckeinheiten BearbeitenNeben dem Pascal gibt es noch weitere Einheiten fur den Druck Eine Tabelle findet sich im Artikel Druck Einzelnachweise Bearbeiten Protokoll der 5 Generalkonferenz fur Mass und Gewicht 1913 Seite 56 Vorstellung eines Projekts der franzosischen Regierung zur Festlegung der Basis und abgeleiteten Einheiten abgerufen am 10 Nov 2019 a b Norman A Anderson Instrumentation for Process Measurement and Control 3 Auflage CRC Press 1997 ISBN 0 8493 9871 1 S 37 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Protokoll der 14 Generalkonferenz fur Mass und Gewicht 1971 Seite 78 abgerufen am 11 Nov 2019 Ausfuhrungsverordnung zum Gesetz uber Einheiten im Messwesen vom 26 Juni 1970 In Bundesgesetzblatt Band 62 Bundesanzeiger Verlag Bonn 30 Juni 1970 S 981 991 bgbl de PDF abgerufen am 6 Januar 2021 Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland In PTB Hrsg Broschuren zum Internationalen Einheitensystem SI 2 Auflage Braunschweig 2019 ptb de PDF 1 2 MB abgerufen am 6 Januar 2021 Wetter Lexikon gt pascal In Website wetter net Q met 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