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Pascal (unidad)

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Pascal

Una lectura del manómetro en psi (escala roja) y kPa (escala negra)
Estándar Unidades derivadas del Sistema Internacional
Magnitud Presión
Símbolo Pa
Nombrada en honor de Blaise Pascal
Equivalencias
Unidades básicas del SI 1 Pa = kg /(m⋅s2)
Unidades derivadas del SI 1 Pa = N/m2 = J/m3
Otras unidades 1 Pa = 10-5 bar = 9,86923·10–6 atm = 1,01971621·10-4 mca
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El pascal (símbolo Pa) es la unidad de presión del Sistema Internacional de Unidades. Se define como la presión que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal a la misma.[1]​ Es la unidad de presión derivada del SI que se utiliza para cuantificar la presión interna, la tensión, el módulo de Young y la resistencia máxima a la tracción.

La unidad de medida llamada atmósfera estándar (atm)' se define como 101 325 Pa.[2]​ Las observaciones Meteorológicas suelen informar de la presión atmosférica en hectopascales según la recomendación de la Organización Meteorológica Mundial, por lo que una atmósfera estándar (atm) o presión atmosférica típica a nivel del mar es de aproximadamente 1013 hPa. En Estados Unidos se suelen utilizar pulgadas de mercurio[3]​ o milibares (hectopascales).[4]​[5]​ En Canadá estos informes se dan en kilopascales.[6]​.

Etimología

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La unidad lleva el nombre de Blaise Pascal , conocido por sus contribuciones a la hidrodinámica y la hidrostática, y sus experimentos con un barómetro. El nombre pascal fue adoptado para la unidad SI newton por metro cuadrado (N/m²) por la 14.ª Conferencia General de Pesos y Medidas en 1971.[7]​[8]​

Las observaciones meteorológicas generalmente informan la presión atmosférica en hectopascales según la recomendación de la Organización Meteorológica Mundial, por lo tanto, una atmósfera estándar (atm) o una presión atmosférica típica a nivel del mar es de aproximadamente 1013 hPa (pronunciado "diez trece"). Los informes en los Estados Unidos suelen utilizar pulgadas de mercurio[9]​ o milibares (hectopascales).[10]​[11]​ En Canadá, estos informes se dan en kilopascales.[12]​

Historia

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Blaise Pascal (1623-1662) fue un filósofo y científico francés que, entre otras cosas, se ocupó del comportamiento de los fluidos y desarrolló fundamentos como el concepto de presión y vacío. Ya en la 5.ª Conferencia General de Pesos y Medidas en 1913, se propuso el nombre “pascal” para una unidad de presión, que debía tener el valor 10 N/cm² (esta es la presión que luego se denominó 1 bar).[13]​ Sin embargo, no se tomó la decisión correspondiente.

Incluso cuando se introdujo el sistema SI en 1960, todavía no había un nombre separado para la unidad de presión; uno usó "newtons por metro cuadrado". Sin embargo, este nombre largo resultó difícil de manejar, especialmente porque 1 N/m² es una presión muy pequeña.[14]​ En la industria europea, la unidad bar (1 bar = 105 N/m²), que corresponde bastante a la presión de una atmósfera, se usaba cada vez más, y en meteorología la unidad milibar era común. Para evitar múltiplos decimales como 105 como factores de conversión en el sistema SI, la unidad derivada N/m² recibió el nombre de pascal en la 14.ª Conferencia General sobre Pesos y Medidas en octubre de 1971.[14]​[8]​

La unidad se estableció como unidad legal en Alemania ya en 1969.[15]​[16]​ En meteorología, el pascal se introdujo el 1 de enero de 1984.[17]​

Definición

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Se define como la presión que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal a la misma.[1]​

La unidad, que lleva el nombre de Blaise Pascal y equivale a 10 barie (Ba) en el sistema CGS. La unidad de medida denominada atmósfera estándar (atm) se define como 101 325 Pa.[2]​ y su fórmula es:

Equivale a 10–5 bar, 10 barias, a 9,86923·10–6 atmósferas y a 1,01971621·10-4 metros de columna de agua. En muchas aplicaciones prácticas se usan frecuentemente el kilopascal (kPa = 103 Pa) y el megapascal (MPa = 106 Pa)

La unidad fue nombrada en homenaje a Blaise Pascal, eminente matemático, físico y filósofo francés.

Múltiplos del SI

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A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades.


Múltiplos del Sistema Internacional para pascal (Pa)
Submúltiplos Múltiplos
Valor Símbolo Nombre Valor Símbolo Nombre
10−1 Pa dPa decipascal 101 Pa daPa decapascal
10−2 Pa cPa centipascal 102 Pa hPa hectopascal
10−3 Pa mPa milipascal 103 Pa kPa kilopascal
10−6 Pa µPa micropascal 106 Pa MPa megapascal
10−9 Pa nPa nanopascal 109 Pa GPa gigapascal
10−12 Pa pPa picopascal 1012 Pa TPa terapascal
10−15 Pa fPa femtopascal 1015 Pa PPa petapascal
10−18 Pa aPa attopascal 1018 Pa EPa exapascal
10−21 Pa zPa zeptopascal 1021 Pa ZPa zettapascal
10−24 Pa yPa yoctopascal 1024 Pa YPa yottapascal
10−27 Pa rPa rontopascal 1027 Pa RPa ronnapascal
10−30 Pa qPa quectopascal 1030 Pa QPa quettapascal
Prefijos comunes de unidades están en negrita.


Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Blaise Pascal. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (Pa), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (pascal), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.
Basado en The International System of Units, sección 5.2.


Unidades estándar

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La unidad de medida llamada atmósfera o atmósfera estándar (atm) es 101 325 Pa (101,325 kPa).[18]​ Este valor se utiliza a menudo como presión de referencia y se especifica como tal en algunas normas nacionales e internacionales, como la ISO 2787 ( herramientas neumáticas y compresores), la ISO 2533 (aeroespacial) y la ISO 5024 ( petróleo). Por el contrario, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomienda el uso de 100 kPa como presión estándar al informar las propiedades de las sustancias.[19]​

Unicode tiene puntos de código dedicados U+33A9 ㎩ SQUARE PA y U+33AA ㎪ SQUARE KPA en el bloque de compatibilidad CJK , pero estos existen solo para la compatibilidad con versiones anteriores con algunos conjuntos de caracteres ideográficos más antiguos y, por lo tanto, están obsoletos.[20]​[21]​

Usos

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El pascal (Pa) o kilopascal (kPa) como unidad de medida de presión se usa ampliamente en todo el mundo y ha reemplazado en gran medida a la unidad de libras por pulgada cuadrada (psi), excepto en algunos países que aún usan el sistema de medición imperial o en EE.UU, sistema consuetudinario , incluidos los Estados Unidos.

Los geofísicos utilizan el gigapascal (GPa) para medir o calcular tensiones y presiones tectónicas dentro de la Tierra .

La elastografía médica mide la rigidez del tejido de forma no invasiva con imágenes de ultrasonido o resonancia magnética y, a menudo, muestra el módulo de Young o el módulo de cizalladura del tejido en kilopascales.

En ciencia e ingeniería de materiales, el pascal mide la rigidez, la resistencia a la tracción y la resistencia a la compresión de los materiales. En ingeniería, el megapascal (MPa) es la unidad preferida para estos usos, porque el pascal representa una cantidad muy pequeña.

Módulo de Young aproximado para sustancias comunes[22]​
Material Módulo de Young
(GPa)
Nylon 6 2–4
Fibra de cáñamo 35
Aluminio 69
Esmalte dental 83
Cobre 117
Acero estructural 200
Diamante 1220

El pascal también es equivalente a la unidad SI de densidad de energía, el julio por metro cúbico. Esto se aplica no solo a la termodinámica de los gases presurizados, sino también a la densidad de energía de los campos eléctricos , magnéticos y gravitacionales .

El pascal se utiliza para medir la presión del sonido. La sonoridad es la experiencia subjetiva de la presión del sonido y se mide como un nivel de presión del sonido (SPL) en una escala logarítmica de la presión del sonido en relación con alguna presión de referencia. Para el sonido en el aire, se considera que una presión de 20 μPa está en el umbral de audición para los humanos y es una presión de referencia común, por lo que su SPL es cero.

La hermeticidad de los edificios se mide a 50 Pa.[23]​

En medicina, la presión arterial se mide en milímetros de mercurio (mm Hg, muy cerca de un Torr). La presión arterial normal en un adulto es inferior a 120 mm Hg de PA sistólica (PAS) y de menos de 80 mm Hg de PA diastólica (PAD).[24]​ Convierta mm Hg a unidades SI de la siguiente manera: 1 mm Hg = 0,13332 kPa.[25]​ Por lo tanto, la presión arterial normal en unidades SI es inferior a 16,0 kPa SBP y menos de 10,7 kPa DBP. Estos valores son similares a la presión de la columna de agua de la altura humana promedio; por lo tanto, la presión debe medirse en el brazo aproximadamente al nivel del corazón.

Aplicaciones y órdenes de magnitud típicos

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Micropascales

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El valor de referencia para el nivel de presión sonora L p = 0 dB ( decibelios ) se define como una presión sonora de 20 µPa y se considera el umbral de audición. Para medir el nivel de presión sonora se utiliza la fórmula:

en donde P1 es la presión sonora eficaz (RMS); P0 es la presión de referencia y se toma como referencia 20 μPa y log es el logaritmo decimal.

Hectopascal

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El hectopascal (hPa) es una unidad de presión que equivale a 100 pascales. Es usado por su equivalencia con el milibar, medida común para expresar la presión atmosférica.

Kilopascal

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El kilopascal (kPa), esto es 103 pascales, es la medida más habitual para indicar la presión de los neumáticos,[26]​ así como se utiliza en submarinismo.[27]​

Megapascal

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El megapascal (MPa), esto es 106 pascales, equivale al N/mm². De uso habitual en ingeniería estructural, la resistencia de materiales y la ingeniería mecánica. Se utiliza generalmente para cálculo de cimentaciones y secciones resistentes en estructuras, donde las resistencias suelen darse en N/mm² y las tensiones o esfuerzos sobre el terreno en MPa.

  • 1 MPa = 1 000 000 Pa
  • 1 MPa = 1 N/mm²
  • 1 MPa = 10,197 kgf/cm[28]​

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ a b Roller, Duane E. (mayo de 1986). Física. Reverte. ISBN 978-84-291-4339-3. Consultado el 29 de noviembre de 2019. 
  2. ↑ a b «Definición de la atmósfera estándar». BIPM. Archivado desde el original el 30 de marzo de 2021. Consultado el 16 de febrero de 2015. 
  3. ↑ «Glosario del Servicio Meteorológico Nacional sobre pulgadas de mercurio». 
  4. ↑ «Mapa de presión atmosférica del gobierno estadounidense». 
  5. ↑ w-x.co/util/image/map/WEB_Current_Weather_Map_1280x720.jpg?v=ap&w=1280&h=720&api=7db9fe61-7414-47b5-9871-e17d87b8b6a0 «The Weather Channel». 
  6. ↑ Canada, Environment (16 de abril de 2013). «Canadian Weather - Environment Canada». weather.gc.ca. 
  7. ↑ «bipm.fr». Archivado desde el original el 30 de junio de 2007. Consultado el 26 de enero de 2022. 
  8. ↑ a b Minutes of the 14. General Conference on Weights and Measures, 1971, page 78
  9. ↑ «National Weather Service glossary page on inches of mercury». Archivado desde el original el 16 de mayo de 2021. Consultado el 27 de enero de 2022. 
  10. ↑ «US government atmospheric pressure map». 
  11. ↑ «The Weather Channel». 
  12. ↑ Canada, Environment (16 de abril de 2013). «Canadian Weather - Environment Canada». weather.gc.ca. 
  13. ↑ Minutas de la 5.ª Conferencia General sobre Pesos y Medidas (PDF) 1913, página 56, presentación de un proyecto del gobierno francés para establecer las unidades básicas y derivadas; consultado el 10 de noviembre de 2019
  14. ↑ a b Norman A. Anderson: Instrumentación para la medición y el control de procesos . 3ra Edición. CRC Press, 1997, ISBN 0-8493-9871-1 , págs. 37 ( vista previa limitada en la Búsqueda de libros de Google).
  15. ↑ Ausführungsverordnung zum Gesetz über Einheiten im Meßwesen [Reglamento de aplicación de la Ley sobre unidades de medida] de 26 de junio de 1970 62. Bonn: Bundesanzeiger Verlag. 30 de junio de 1970. pp. 981-991. 
  16. ↑ PTB, ed. (2019). «Folletos sobre el Sistema Internacional de Unidades (SI)». Las unidades legales en Alemania (2. edición). Braunschweig. 
  17. ↑ Q.met GmbH Wiesbaden, ed. (12 de diciembre de 2020). «Wetter-Lexikon->pascal». Website wetter.net. 
  18. ↑ «Resolution 4 of the 10th meeting of the CGPM». Conférence Générale des Poids et Mesures. 1954. Consultado el 5 de abril de 2010. 
  19. ↑ IUPAC.org, Gold Book, Standard Pressure
  20. ↑ «CJK Compatibility». 2015. Consultado el 21 de febrero de 2016. 
  21. ↑ The Unicode Standard, Version 8.0.0. Mountain View, CA: The Unicode Consortium. 2015. ISBN 978-1-936213-10-8. Consultado el 21 de febrero de 2016. 
  22. ↑ «Tensile Modulus - Modulus of Elasticity or Young's Modulus - for some common Materials». Consultado el 16 de febrero de 2015. 
  23. ↑ «Chapter 7 ResNet Standards: ResNet National Standard for Home Energy Audits». ResNet. 2010. Archivado desde el original el 26 de julio de 2011. Consultado el 3 de marzo de 2011. 
  24. ↑ «BP Guideline | Target:BP». American Heart Association. American Heart Association. Consultado el 18 de mayo de 2020. 
  25. ↑ «Convert mm Hg to kPa - Conversion of Measurement Units». convertunits.com. Consultado el 18 de mayo de 2020. 
  26. ↑ «Presiones de neumáticos permitidas. Especificaciones para ruedas y neumáticos. Especificaciones. XC90 2021. Soporte Volvo». www.volvocars.com. Consultado el 4 de noviembre de 2021. 
  27. ↑ Jose M. Inoriza. «Fisiología en situaciones especiales:buceo, grandes alturas y vuelos aeronáuticos y espaciales». 
  28. ↑ [1] Hormigón armado. Escrito por Alfredo Páez. pág 9. books.google.es

Bibliografía

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  • [Kaye et Laby 1956] (en) George W. C. Kaye et Thomas H. Laby, Tables of physical and chemical constants : and some mathematical functions [« Tables des constantes de physique et de chimie : et certaines fonctions mathématiques »], Londres et New York, Longmans, Green & Co., 1956, 11e éd. (1re éd. 1911), 1 vol., VI-233, 26 cm (OCLC 19856940, lire en ligne [archive]).
  • [BIPM 1971] Bureau international des poids et mesures (BIPM), Comptes rendus des séances de la 14e Conférence internationale des poids et mesures : Paris, 4-8 octobre 1971, Paris, Gauthier-Villars, avr. 1972, 1re éd., 1 vol., 142-[1] (lire en ligne [archive] [PDF]).
  • [Jerrard et McNeill 1992] (en) Harold G. Jerrard et Donald B. McNeill, Dictionary of scientific units : including dimensionless numbers and scales [« Dictionnaire des unités scientifiques : incluant les nombres sans dimension et les échelles »], Londres et New York, Chapman & Hall, août 1992 (réimpr. déc. 2012), 6e éd. (1re éd. 1963), 1 vol., IX-255, 16 × 24 cm (ISBN 0-412-46720-8, EAN 9780412467202, OCLC 299996920, BNF 37435744, DOI 10.1007/978-94-011-2294-8, SUDOC 015831906, présentation en ligne [archive], lire en ligne [archive]), s.v. pascal (Pa), p. 120.
  • [D. 1961] Décret no 61-501 du 3 mai 1961 relatif aux unités de mesure et au contrôle des instruments de mesure [archive] [PDF], dans Journal officiel de la République française : lois et décrets, vol. 93e an., no 119, 20 mai 1961, p. 4584-4586 (version en vigueur [archive]).
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