Ατμόσφαιρα (μονάδα)

Η (κανονική) ατμόσφαιρα (σύμβολο: atm, αγγλικά: atmosphere) είναι μονάδα μέτρησης πίεσης, ορισμένη στα 101.325 Pa (= 1,01325 bar).

Ιστορία

Η atm αντιπροσωπεύει την πίεση που ασκεί το βάρος του αέρα της ατμόσφαιρας στην επιφάνεια της Γης.

Πρώτος που μέτρησε την πίεση αυτή, του βάρους του αέρα, ήταν ο Ευαντζελίστα Τοριτσέλι (Evangelista Torricelli), ο οποίος και βρήκε ότι στην επιφάνεια της θάλασσας και με ορισμένες ατμοσφαιρικές συνθήκες, η πίεση του αέρα προκαλούσε την ανύψωση μια στήλης υδραργύρου (Hg) σε ύψος 760 mm, ή 76 cm, ή 30΄΄ (ιντσών), δηλαδή:

1 atm = 760 χιλιοστά στήλης υδραργύρου = 760 mm Hg, ή

1 atm = 76 εκατοστά στήλης υδραργύρου = 76 cm Hg ή

1 atm = 30 ίντσες στήλης υδραργύρου = 30΄΄ Hg.

Επειδή όμως το ειδικό βάρος του Hg είναι 13,6 και του ύδατος η μονάδα, έπεται πως η πίεση 1 atm ισούται με την πίεση 760·13,6 = 10333 mm = 1033,3 cm = 10,33 m στήλης ύδατος.
Αν όμως ληφθεί στήλη ύδατος με βάση το 1 cm² και ύψος 10,33 m (=1033 cm) τότε η στήλη θα έχει όγκο ίσο προς 1 cm²·1033 cm = 1033 cm³, και επειδή κάθε κυβικό εκατοστό ύδατος έχει βάρος ενός γραμμαρίου (1 gr) το βάρος της στήλης αυτής θα είναι 1033 γραμμάρια.

Από τα παραπάνω συνάγεται πως μία φυσική ατμόσφαιρα (atm) ισούται με την πίεση που ασκεί βάρος 1033 gr (1,033 Kg) στην επιφάνεια ενός τετραγωνικού εκατοστού (cm²) δηλαδή:1 atm = 1,033 kg/cm².

Σήμερα στις τεχνικές εφαρμογές η εν λόγω μονάδα «φυσική ατμόσφαιρα» δεν χρησιμοποιείται ευρύτατα επειδή είναι δύσχρηστη στους υπολογισμούς. Αντ΄ αυτής χρησιμοποιείται η «τεχνική ατμόσφαιρα», που ισούται με 1 kg/cm² και συμβολίζεται με 1 at, δηλαδή: 1 at = 1 kg/cm² = 735,5 mm Hg (στήλης υδραργύρου). 1 atm = 1,033 At.

Το 1954, η 10^η Γενική Διάσκεψη Μέτρων και Σταθμών (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) υιοθέτησε την «κανονική ατμόσφαιρα» για γενική χρήση και επιβεβαίωσε τον ορισμό της, θέτοντας την τιμή της ακριβώς ίση με 1.013.250 dynes/cm² (=101.325 Pa). Η τιμή αυτή σκόπευε να αντιπροσωπεύει τη μέση ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας, στο γεωγραφικό πλάτος που βρίσκεται το Παρίσι της Γαλλίας και αντικατοπτρίζει τη μέση ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας για πολλά βιομηχανικά έθνη που βρίσκονται ευρύτερα σε παρόμοια γεωγραφικά πλάτη.

Στη Χημεία και σε διάφορες βιομηχανίες, η πίεση αναφοράς αναφέρονταν στις αποκαλούμενες «κανονικές συνθήκες» και αντιστοιχούσε συνήθως σε πίεση 1 atm (= 101.325 Pa), αλλά τα πρότυπα από τότε απέκλειναν και, από το 1982, η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) συνέστησε ότι για σκοπούς εξειδίκευσης των φυσικών ιδιοτήτων των χημικών ουσιών, η κανονική ατμοσφαιρική πίεση θα έπρεπε να οριστεί ακριβώς στα 100 kPa (=1 bar).

Αγγλικό σύστημα μονάδων

Όπως είναι γνωστό στο αγγλικό σύστημα μονάδων αντί χιλιόγραμμο χρησιμοποιείται η λίβρα ή λίμπρα (lb) και αντί τετραγωνικό εκατοστό η τετραγωνική ίντσα (in² ή sq.in.). Επομένως στο σύστημα αυτό μονάδα πίεσης είναι η μία λίμπρα ανά τετραγωνική ίντσα η οποία και γράφεται ως 1 lb/in² ή 1 lb/sq.in και απλούστερα 1 p.s.i. (εκ του αγγλικού όρου - φράσης: pound per square inch = λίμπρα ανά τετραγωνική ίντσα).

Για την μετατροπή των μονάδων πίεσης από το ένα σύστημα στο άλλο χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες σχέσεις:

1 atm = 1,033 kg/cm² = 14,7 lb/sq.in ή 14,7 p.s.i.

1 at = 1 kg/cm² = 14,22 lb/sq.in ή 14,22 p.s.i.

• Οι παραπάνω σχέσεις προκύπτουν εύκολα αν ληφθεί υπ΄ όψη ότι:

1 lb = 0,453 kg και

1 in = 2,54 cm οπότε και 1 sq.in = 6,45 cm²