Kalkulator Tekanan

Faktor penukaran utama: 1 atm = 101,325 Pa = 101.325 kPa = 14.696 psi = 1.01325 bar = 760 mmHg = 29.92 inHg = 407.2 inWC = 33.9 ftH₂O.

Anggaran cepat: 1 bar ≈ 14.5 psi ≈ 100 kPa (tepat: 14.504 psi, 100 kPa). 1 psi ≈ 6.895 kPa ≈ 51.72 mmHg ≈ 27.68 inWC.

Dalam amalan:

• tayar kereta menggunakan psi (32-44 psi)
• tayar basikal menggunakan psi atau bar (basikal jalanan 80-130 psi / 5.5-9 bar)
• tangki skuba menggunakan psi atau bar (3,000 psi / 207 bar penuh)
• tekanan darah menggunakan mmHg (normal 120/80)
• laporan cuaca menggunakan mbar atau inHg
• sistem HVAC menggunakan inWC (tekanan salur biasa 0.5-2.0 inWC)
• hidraulik industri menggunakan psi atau MPa (penekan hidraulik beroperasi pada 3,000-10,000 psi / 20-70 MPa)

Tekanan hidrostatik meningkat secara linear dengan kedalaman: P = ρgh + P_atmosfera, di mana ρ ialah ketumpatan bendalir (1,000 kg/m³ untuk air tawar, 1,025 kg/m³ untuk air laut), g ialah graviti (9.81 m/s²), dan h ialah kedalaman.

Setiap kedalaman air 10 meter menambah kira-kira 1 atmosfera (14.7 psi) tekanan. Pada kedalaman 100 meter, tekanan adalah kira-kira 11 atm (161.7 psi).

Jurang Mariana pada kedalaman 10,994 meter mengalami tekanan kira-kira 1,099 atm (16,149 psi) — cukup untuk meremukkan kebanyakan struktur.

Untuk aplikasi praktikal: menara air kediaman setinggi 50 meter membekalkan tekanan air sebanyak 50 × 1,000 × 9.81 = 490,500 Pa ≈ 71 psi pada paras bumi — lebih daripada mencukupi untuk tekanan 40-60 psi yang biasa bagi sistem paip rumah.

Hukum gas ideal PV = nRT menghubungkan tekanan (P), isi padu (V), jumlah gas (n dalam mol), pemalar gas (R = 8.314 J/mol·K), dan suhu mutlak (T dalam Kelvin).

Pada suhu malar, mengurangkan isi padu kepada separuh akan menggandakan tekanan (hukum Boyle). Pada isi padu malar, suhu dan tekanan adalah berkadar terus (hukum Gay-Lussac).

Aplikasi praktikal:

• tangki skuba yang diisi sehingga 3,000 psi pada suhu bilik (293K) akan mencapai 3,275 psi jika ditinggalkan di dalam kereta yang panas (320K) — peningkatan sebanyak 9.2% yang boleh menghampiri had pecah tangki tersebut.
• Tekanan tayar berubah kira-kira 1 psi bagi setiap perubahan suhu 10°F, itulah sebabnya sistem pemantauan tekanan tayar (TPMS) memberi amaran semasa cuaca sejuk walaupun tiada kebocoran.
• Sistem udara mampat industri biasanya beroperasi pada 90-150 psi, dengan saiz pemampat ditentukan berdasarkan kaki padu seminit (CFM) pada tekanan yang diperlukan.

Untuk mengira tekanan, bahagikan daya yang dikenakan dengan luas permukaan tindakan daya tersebut: P = F/A. Dalam unit SI, daya adalah dalam newton (N) dan luas dalam meter persegi (m²), menghasilkan tekanan dalam pascal (Pa), di mana 1 Pa = 1 N/m².

Sebagai contoh, daya 5,000 N yang menekan pada 0.002 m² menghasilkan P = 5,000 ÷ 0.002 = 2,500,000 Pa, yang bersamaan dengan 25 bar atau kira-kira 362.6 psi.

Oleh sebab daya dan luas berkadar songsang dalam formula ini, menumpukan daya yang sama pada luas yang lebih kecil akan meningkatkan tekanan secara mendadak — prinsip di sebalik mata pisau dan tumit tinggi stiletto.

NIST mentakrifkan pascal sebagai unit SI koheren bagi tekanan.

Unit SI bagi tekanan ialah pascal (Pa), yang ditakrifkan oleh NIST dan BIPM sebagai satu newton setiap meter persegi (1 Pa = 1 N/m²).

Oleh sebab pascal adalah kecil, jurutera menggunakan gandaan:

• 1 kilopascal (kPa) = 1,000 Pa
• 1 megapascal (MPa) = 1,000,000 Pa

bar (100,000 Pa) ialah unit metrik bukan SI yang digunakan secara meluas, manakala paun per inci persegi (psi) mendominasi bidang kejuruteraan AS. Tekanan atmosfera standard ialah 101,325 Pa = 101.325 kPa = 1.01325 bar = 14.696 psi = 760 mmHg.

Encyclopaedia Britannica menyatakan bahawa unit ini dinamakan sempena menghormati Blaise Pascal, yang eksperimennya membuktikan bahawa tekanan bendalir bertindak secara sama rata ke semua arah.

Tukar unit tekanan dengan mendarab dengan faktor tetap, memandangkan semua unit tekanan mengukur kuantiti yang sama — daya per unit luas.

• Untuk menukar psi kepada bar, darab dengan 0.0689476 (100 psi = 6.895 bar); untuk menukar bar kepada psi, darab dengan 14.5038.
• Untuk kPa kepada psi, darab dengan 0.145038 (100 kPa = 14.50 psi).
• Untuk menukar atm kepada psi, darab dengan 14.696
• mmHg (torr) kepada kPa, darab dengan 0.133322.

Titik rujukan yang boleh dipercayai ialah tekanan atmosfera piawai: 1 atm = 101.325 kPa = 14.696 psi = 1.01325 bar = 760 mmHg.

Khan Academy mengesyorkan agar anda menyemak hasil penukaran dengan rujukan ini bagi mengesan ralat magnitud sebelum mempercayai sesuatu keputusan.

Tekanan air pada kedalaman tertentu mengikut formula hidrostatik P = ρgh, dengan ρ ialah ketumpatan bendalir, g ialah pecutan graviti (9.80665 m/s² mengikut NIST), dan h ialah kedalaman dalam meter.

Untuk air tawar (ρ ≈ 1,000 kg/m³) pada kedalaman 10 m: P = 1,000 × 9.80665 × 10 = 98,067 Pa, iaitu kira-kira 1 atmosfera atau sekitar 14.2 psi tekanan tolok. Jumlah tekanan mutlak pula ditambah dengan 1 atm tekanan udara di atas: kira-kira 2 atm pada kedalaman 10 m.

Air laut adalah lebih tumpat (≈1,025 kg/m³), jadi tekanannya meningkat dengan lebih cepat sedikit.

HyperPhysics (Georgia State University) menegaskan bahawa tekanan hidrostatik hanya bergantung pada kedalaman dan ketumpatan, bukannya pada bentuk bekas atau isi padu air di atasnya.

Tekanan mutlak diukur dari vakum sempurna (0 Pa), manakala tekanan tolok diukur secara relatif kepada atmosfera sekeliling, jadi P_absolute = P_gauge + P_atmospheric. Pada paras laut, P_atmospheric ≈ 101.325 kPa (14.696 psi).

Oleh itu, bacaan tayar sebanyak 32 psi pada tolok menunjukkan tekanan mutlak sekitar 32 + 14.7 = 46.7 psi. Bacaan tolok negatif pula menunjukkan vakum separa: tolok −50 kPa adalah bersamaan dengan kira-kira 51.3 kPa mutlak.

Kebanyakan alat harian — tolok tayar, kaf tekanan darah, dan tolok hidraulik — melaporkan tekanan tolok, manakala pengiraan termodinamik dan hukum gas ideal memerlukan tekanan mutlak. Kekeliruan antara kedua-duanya merupakan punca utama ralat dalam kerja HVAC, penyelaman, dan kejuruteraan proses.

Pengiraan tekanan menjadi asas kepada kejuruteraan, perubatan, dan kehidupan seharian.

• Jurutera automotif menetapkan tekanan tayar (biasanya 32–35 psi) untuk mengimbangi cengkaman, kehausan, dan kecekapan bahan api.
• Penyelam menggunakan tekanan hidrostatik (P = ρgh) untuk merancang penyah mampatan, memandangkan tekanan meningkat hampir dua kali ganda pada kedalaman 10 m.
• Tukang paip bergantung pada P = ρgh untuk menentukan saiz menara air — turus air setinggi 50 m menghasilkan sekitar 71 psi pada paras bumi, iaitu dalam julat selesa 40–60 psi untuk kegunaan rumah.
• Juruteknik HVAC mengukur tekanan statik salur dalam unit inci turus air, manakala penekan hidraulik menukar tekanan pam yang kecil kepada daya yang besar melalui formula F = P × A.
• Dalam bidang perubatan, tekanan darah (normal 120/80 mmHg) ialah ukuran tolok yang dipantau oleh doktor setiap hari, seperti yang dinyatakan dalam sumber fisiologi Khan Academy.

Penekan hidraulik menggandakan daya menggunakan prinsip Pascal: tekanan yang dikenakan pada bendalir tertutup akan dipindahkan ke seluruh bendalir tanpa berkurang. Disebabkan P = F/A adalah sama pada kedua-dua omboh, F₁/A₁ = F₂/A₂, maka daya input yang kecil pada omboh kecil akan menghasilkan daya output yang besar pada omboh besar.

Sebagai contoh, mengenakan daya 100 N pada omboh dengan keluasan 0.001 m² menghasilkan P = 100 ÷ 0.001 = 100,000 Pa; tekanan yang sama bertindak ke atas omboh bersaiz 0.05 m² akan menghasilkan F = P × A = 100,000 × 0.05 = 5,000 N — gandaan daya sebanyak 50 kali ganda yang sepadan dengan nisbah luas 50:1.

HyperPhysics menjelaskan bahawa penggandaan daya ini mematuhi prinsip keabadian tenaga: omboh yang lebih besar bergerak pada jarak yang lebih kecil secara berkadar.

Kesilapan tekanan yang paling kerap berlaku berpunca daripada unit dan rangka rujukan yang tidak sepadan.

• Mencampuradukkan unit — menggunakan daya dalam newton tetapi luas dalam cm² dan bukannya m² — menghasilkan keputusan yang tersasar sebanyak 10,000 kali ganda, jadi sentiasa tukar kepada unit SI sebelum menggunakan formula P = F/A.
• Mengelirukan antara tekanan tolok dan tekanan mutlak akan merosakkan sebarang pengiraan yang memerlukan nilai mutlak, seperti hukum gas ideal PV = nRT, yang memerlukan tekanan dalam unit mutlak.
• Terlupa untuk menambah tekanan atmosfera semasa mengira jumlah tekanan pada kedalaman tertentu akan menyebabkan anggaran beban sebenar pada peralatan tenggelam menjadi terlalu rendah.
• Kesilapan lain termasuk menyongsangkan faktor penukaran (membahagi dan bukannya mendarab dengan 0.0689476 untuk menukar psi kepada bar) atau tertinggal sebutan graviti 9.80665 m/s² dalam formula P = ρgh.

Lakukan semakan silang dengan rujukan 1 atm ≈ 14.7 psi untuk mengesan kesilapan ini.