imported>Mika2001 K (→Gigapascal: Graphit und Diamant sind allotrope Formen des Kohlenstoffs, daher machte der Satz keinen Sinn.) |
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Das '''Pascal''' ist | Das '''Pascal''' ist im [[Internationales Einheitensystem|Internationalen Einheitensystem]] (SI) die [[Maßeinheit]] des [[Druck (Physik)|Drucks]] sowie der [[Mechanische Spannung|mechanischen Spannung]]. Sie ist nach [[Blaise Pascal]] benannt und folgendermaßen definiert: | ||
:1 | : 1 Pa = 1 [[Newton (Einheit)|N]]{{·}}[[Quadratmeter|m<sup>−2</sup>]] | ||
Ein Pascal ist also der Druck, den eine [[Kraft]] von einem [[Newton (Einheit)|Newton]] auf eine Fläche von einem Quadratmeter ausübt. | Ein Pascal ist also der Druck, den eine [[Kraft]] von einem [[Newton (Einheit)|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 (Einheit)|Bar]] (1 bar = 10<sup>5</sup> Pa = 100 kPa). | ||
Der mittlere [[Luftdruck]] der Atmosphäre auf Meereshöhe ([[Standardbedingungen|Standard- bzw. Normdruck]]) beträgt 101325 | Der mittlere [[Luftdruck]] der Atmosphäre auf Meereshöhe ([[Standardbedingungen|Standard- bzw. Normdruck]]) beträgt | ||
: 1 [[Physikalische Atmosphäre|atm]] = 101325 Pa = 1013,25 hPa = 1,01325 bar = 1013,25 mbar. | |||
== Geschichte == | == Geschichte == | ||
[[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/cm<sup>2</sup> haben sollte (das ist der Druck, der später 1 bar genannt wurde).<ref name="CGPM5" /> 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/m<sup>2</sup> ein sehr kleiner Druck ist.<ref name="anderson">{{Literatur |Autor=Norman A. Anderson |Titel=Instrumentation for Process Measurement and Control |Auflage=3 |Verlag=CRC Press |Datum=1997 |ISBN=0-8493-9871-1 |Seiten=37 |Online={{Google Buch |BuchID=ETWsFoCGPxAC |Seite=37}}}}</ref> In der europäischen Industrie wurde zunehmend die Einheit Bar (1 bar = 10<sup>5</sup> N/m<sup>2</sup>) gebraucht, die ziemlich genau dem Druck einer [[Physikalische Atmosphäre|Atmosphäre]] entspricht, und in der Meteorologie war die Einheit Millibar üblich. Um dezimale Vielfache wie 10<sup>5</sup> als Umrechnungsfaktoren im SI-System zu vermeiden, wurde bei der 14. Generalkonferenz für Maß und Gewicht im Oktober 1971 der abgeleiteten Einheit N/m<sup>2</sup> der Name Pascal gegeben.<ref name="anderson" /><ref name="CGPM14" /> | |||
Die Einheit wurde bereits 1969 in Deutschland als [[Einheiten- und Zeitgesetz|gesetzliche Einheit]] festgelegt.<ref name="welt">{{Internetquelle |url= | Die Einheit wurde bereits 1969 in Deutschland als [[Einheiten- und Zeitgesetz|gesetzliche Einheit]] festgelegt.<ref name="Bundesgesetzblatt_1970_981" /><ref name="PTB_gezEinheiten" /> In der Meteorologie wurde Pascal dann am 1. Januar 1984 eingeführt.<ref name="welt">{{Internetquelle |url=https://www.wetter.net/wetterlexikon/eintrag/pascal |titel=Wetter-Lexikon->pascal |werk=Website wetter.net |hrsg=Q.met GmbH Wiesbaden |abruf=2020-12-12}}</ref> | ||
== Anwendungen und typische Größen == | == Anwendungen und typische Größen == | ||
{{Siehe auch|Liste von Größenordnungen des Druckes}} | |||
Im Folgenden werden einige Größenbeispiele für verschiedene Anwendungen angeführt. Für den Größenbereich werden [[SI-Präfixe]] angegeben. | Im Folgenden werden einige Größenbeispiele für verschiedene Anwendungen angeführt. Für den Größenbereich werden [[SI-Präfixe]] angegeben. | ||
=== Mikropascal === | === {{Anker|µPa}} Mikropascal === | ||
Als Bezugswert für den [[Schalldruckpegel]] | Als Bezugswert für den [[Schalldruckpegel]] ''L''<sub>p</sub> = 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 [[Schwerhörigkeit|Hörschäden]] auftreten können. | ||
=== Dekapascal === | === {{Anker|daPa}} Dekapascal === | ||
In der Lüftungstechnik wird häufig die Einheit | In der Lüftungstechnik wird häufig die Einheit Dekapascal (1 daPa = 10 Pa) verwendet, wobei ein Dekapascal 0,1 mbar entspricht. | ||
=== Hektopascal === | === {{Anker|hPa}} Hektopascal === | ||
In der [[Meteorologie]] wird der [[Luftdruck]] der Atmosphäre (auf Meereshöhe im Mittel | 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 [[Bar (Einheit)|Millibar]] (mbar) genau entspricht. | ||
In der Forschung wird, insbesondere bei der [[Vakuumtechnik]], vielfach das Millibar als Einheit verwendet. | In der Forschung wird, insbesondere bei der [[Vakuumtechnik]], vielfach das Millibar als Einheit verwendet. | ||
=== Kilopascal === | === {{Anker|kPa}} Kilopascal === | ||
Die Einheit '''Kilopascal''' (1 kPa = 1000 Pa = 0,1 N/cm<sup>2</sup>) wird in der Kraftfahrzeugtechnik beispielsweise für die SI-konforme Angabe des Reifenfülldruckes benutzt. Ein Druck von 100 kPa entspricht | Die Einheit '''Kilopascal''' (1 kPa = 1000 Pa = 0,1 N/cm<sup>2</sup>) 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 in Kilopascal angegeben. | Auch bei Abwasserleitungen wird der Prüfdruck meistens in Kilopascal angegeben. | ||
=== Megapascal === | === {{Anker|MPa}} Megapascal === | ||
Die Einheit '''Megapascal''' (1 MPa = 1 Million Pa = 1 N/mm<sup>2</sup>) wird in der Technik und in höheren Zahlen auch zur Beschreibung von [[Explosion]]en verwendet. Der Kaltfülldruck einer Halogenlampe mit den Edelgasen Neon und Krypton bei 22 °C kann z. B. 1,2 MPa (entspricht 12 bar) betragen.<ref>Beispiel diese Patentschrift: {{Internetquelle | url=http://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2006097058&recNum=1&docAn=DE2006000223&queryString=FP:%282006097058%29&maxRec=1 | titel=DE2006000223 | Die Einheit '''Megapascal''' (1 MPa = 1 Million Pa = 1 N/mm<sup>2</sup>) wird in der Technik z. B. für die [[Zugfestigkeit]] von Metallen und in höheren Zahlen auch zur Beschreibung von [[Explosion]]en verwendet. Der Kaltfülldruck einer Halogenlampe mit den Edelgasen Neon und Krypton bei 22 °C kann z. B. 1,2 MPa (entspricht 12 bar) betragen.<ref>Beispiel diese Patentschrift: {{Internetquelle |url=http://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2006097058&recNum=1&docAn=DE2006000223&queryString=FP:%282006097058%29&maxRec=1 |titel=DE2006000223 Incandescent Halogen Lamp |abruf=2012-06-20}}</ref> Eine Hydraulikleitung kann für 400 bar = 40 MPa Betriebsdruck ausgelegt sein. | ||
Megapascal werden auch z. B. zur Beschreibung des [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|kritischen Punktes]] in der [[Thermodynamik]] verwendet. | Megapascal werden auch z. B. zur Beschreibung des [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|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. | [[Streckgrenze]], [[Dehngrenze]] und [[Streckspannung]] im Maschinenbau werden ebenfalls üblicherweise in Megapascal angegeben. Auch in der Bautechnik wird die [[Festigkeit]] von Betonen in Megapascal angegeben. | ||
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Die [[spezifische Energie]] eines [[Sprengstoff]]es gibt den Druck in Megapascal an, den ein Kilogramm dieses Explosivstoffes in einem abgeschlossenen Volumen von einem Liter bei der Explosion erzeugen würde. | Die [[spezifische Energie]] eines [[Sprengstoff]]es gibt den Druck in Megapascal an, den ein Kilogramm dieses Explosivstoffes in einem abgeschlossenen Volumen von einem Liter bei der Explosion erzeugen würde. | ||
=== | === {{Anker|GPa}} Gigapascal === | ||
Die Einheit '''Gigapascal''' (1 GPa = 1 Milliarde Pa) beschreibt die Größenordnung von Drücken, die z. B. [[Graphit]] in [[Diamant]] verwandeln:<ref>{{Internetquelle |autor=Jan Oliver Löfken |url=http://www.pro-physik.de/details/news/1382235/Fast_so_hart_wie_Diamant_aber_amorph_wie_Glas.html |titel=Fast so hart wie Diamant, aber amorph wie Glas |hrsg=Wiley-VCH Verlag |datum=2011-10-26 |abruf=2012-06-20}}</ref> 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]], [[Materialkonstante]]n, die Auskunft über die lineare elastische Verformung eines Bauteils infolge einer [[Normalkraft|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 [[Gestein]]en beträgt meistens 30 GPa, siehe [[Seismisches Moment]]. | [[Elastizitätsmodul]] und [[Schubmodul]], [[Materialkonstante]]n, die Auskunft über die lineare elastische Verformung eines Bauteils infolge einer [[Normalkraft|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 [[Gestein]]en beträgt meistens 30 GPa, siehe [[Seismisches Moment]]. | ||
== Umrechnung von Druckeinheiten == | == Umrechnung von Druckeinheiten == | ||
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== Einzelnachweise == | == Einzelnachweise == | ||
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<ref name="CGPM5"> | |||
[https://www.bipm.org/documents/20126/33145788/CGPM5.pdf/5361d232-a14d-e6cd-38a3-1f5c293656a6#page=59 Protokoll der 5. Generalkonferenz für Maß und Gewicht] (PDF) 1913, S. 56, Vorstellung eines Projekts der französischen Regierung zur Festlegung der Basis- und abgeleiteten Einheiten; abgerufen am 10. Nov. 2019 | |||
</ref> | |||
<ref name="CGPM14"> | |||
[http://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM/CGPM14.pdf#page=78 Protokoll der 14. Generalkonferenz für Maß und Gewicht] (PDF) 1971, S. 78; abgerufen am 11. Nov. 2019 | |||
</ref> | |||
<ref name="Bundesgesetzblatt_1970_981"> | |||
{{Literatur | |||
|Titel=Ausführungsverordnung zum Gesetz über Einheiten im Meßwesen vom 26. Juni 1970 | |||
|Sammelwerk=[[Bundesgesetzblatt (Deutschland)|Bundesgesetzblatt]] | |||
|Band=62 | |||
|Verlag=Bundesanzeiger Verlag | |||
|Ort=Bonn | |||
|Datum=1970-06-30 | |||
|Seiten=981-991 | |||
|Online=https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav?start=%2F%2F*[%40attr_id%3D%27bgbl170062.pdf%27]#__bgbl__%2F%2F*%5B%40attr_id%3D%27bgbl170s0981.pdf%27%5D__1609944229411 | |||
|Abruf=2021-01-06}} | |||
</ref> | |||
<ref name="PTB_gezEinheiten"> | |||
{{Literatur | |||
|Hrsg=[[Physikalisch-Technische Bundesanstalt|PTB]] | |||
|Titel=Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland | |||
|Sammelwerk=Broschüren zum Internationalen Einheitensystem (SI) | |||
|Auflage=2. | |||
|Ort=Braunschweig | |||
|Datum=2019 | |||
|Online=https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/presse_aktuelles/broschueren/intern_einheitensystem/Die_gesetzlichen_Einheiten.pdf | |||
|Format=PDF | |||
|KBytes=1200 | |||
|Abruf=2021-01-06}} | |||
</ref> | |||
</references> | |||
{{Navigationsleiste SI-Einheiten}} | |||
[[Kategorie:Druckeinheit]] | [[Kategorie:Druckeinheit]] | ||
[[Kategorie:Blaise Pascal als Namensgeber]] | [[Kategorie:Blaise Pascal als Namensgeber]] | ||
| Physikalische Einheit | |
|---|---|
| Einheitenname | Pascal
|
| Einheitenzeichen | $ \mathrm {Pa} $ |
| Physikalische Größe(n) | Druck |
| Formelzeichen | $ p $ |
| Dimension | $ {\mathsf {M\;L^{-1}\;T^{-2}}} $ |
| System | Internationales Einheitensystem |
| In SI-Einheiten | $ \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:
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
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).[1] 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.[2] In der europäischen Industrie wurde zunehmend die Einheit 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.[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 eingeführt.[6]
Im Folgenden werden einige Größenbeispiele für verschiedene Anwendungen angeführt. Für den Größenbereich werden SI-Präfixe angegeben.
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.
In der Lüftungstechnik wird häufig die Einheit Dekapascal (1 daPa = 10 Pa) verwendet, wobei ein Dekapascal 0,1 mbar entspricht.
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.
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.
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.[7] 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.
Die Einheit Gigapascal (1 GPa = 1 Milliarde Pa) beschreibt die Größenordnung von Drücken, die z. B. Graphit in Diamant verwandeln:[8] 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.
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