DasPascal ist imInternationalen Einheitensystem (SI) dieMaßeinheit desDrucks sowie dermechanischen Spannung. Sie ist nachBlaise Pascal benannt.
Das Pascal ist folgendermaßen definiert:
- 1 Pa = 1N·m−2
Ein Pascal ist also der Druck, den eine senkrecht einwirkendeKraft (Normalkraft) von einemNewton auf eine Fläche von einemQuadratmeter ausübt. Da dies im Vergleich zumAtmosphärendruck ein relativ kleiner Wert ist, werden oft dezimale Vielfache der Einheit verwendet, wie Hektopascal (1 hPa = 100 Pa) und Kilopascal (1 kPa = 1000 Pa). Eine häufig verwendete, aber nicht SI-konforme Einheit ist dasBar:
- 1 bar = 105 Pa = 100 kPa.
Der mittlereLuftdruck der Atmosphäre auf Meereshöhe (Standard- bzw. Normdruck) beträgt
- 1atm = 101325 Pa = 1013,25 hPa = 101,325 kPa = 1,01325 bar.
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 (CGPM) 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] Auf der 9. CGPM 1948 wurde die Einheit „Pascal“ in ihrer heutigen Definition im Rahmen eines Projekts der französischen Regierung zur Etablierung eines universellen,kohärenten Einheitensystems vorgeschlagen.[2] Es wurde aber jeweils 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.[3] In der europäischen Industrie wurde zunehmend die Einheit Bar (1 bar = 105 N/m2) gebraucht, die ziemlich genau dem Druck einerAtmosphäre 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.[3][4]
Die Einheit wurde in der Bundesrepublik Deutschland 1969 alsgesetzliche Einheit festgelegt.[5][6] In der Meteorologie wurde Pascal dann am 1. Januar 1984 eingeführt.[7]
Im Folgenden werden einige Größenbeispiele für verschiedene Anwendungen angeführt. Für den Größenbereich werdenSI-Präfixe angegeben.
Als Bezugswert für denSchalldruckpegelLp = 0 dB (Dezibel) ist 20 μPaSchalldruck festgelegt und gilt als Hörschwelle. DieLautheit 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 DauerbelastungHörschäden auftreten können.
In der Lüftungstechnik wird häufig die Einheit Dekapascal (1 daPa = 10 Pa) verwendet, wobei ein Dekapascal 0,1 mbar entspricht.
In derMeteorologie wird derLuftdruck der Atmosphäre (auf Meereshöhe im Mittel 1013,25 hPa) meist inHektopascal (1 hPa = 100 Pa) angegeben, weil so die SI-konforme Einheit Pascal verwendet werden kann und auch ein Zahlwert entsteht, der dem früher üblichenMillibar (mbar) genau entspricht.
Die EinheitKilopascal (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 EinheitMegapascal (1 MPa = 1 Million Pa = 1 N/mm2) wird in der Technik z. B. für dieZugfestigkeit von Metallen und in höheren Zahlen auch zur Beschreibung vonExplosionen verwendet. Der Kaltfülldruck einer Halogenlampe mit den Edelgasen Neon und Krypton bei 22 °C kann z. B. 1,2 MPa (entspricht 12 bar) betragen.[8] Eine Hydraulikleitung kann für 400 bar = 40 MPa Betriebsdruck ausgelegt sein.
Megapascal werden auch z. B. zur Beschreibung deskritischen Punktes in derThermodynamik verwendet.
Streckgrenze,Dehngrenze undStreckspannung im Maschinenbau werden ebenfalls üblicherweise in Megapascal angegeben. Auch in der Bautechnik wird dieFestigkeit von Betonen in Megapascal angegeben.
Diespezifische Energie einesSprengstoffes gibt den Druck in Megapascal an, den ein Kilogramm dieses Explosivstoffes in einem abgeschlossenen Volumen von einem Liter bei der Explosion erzeugen würde.
Die EinheitGigapascal (1 GPa = 1 Milliarde Pa) beschreibt die Größenordnung von Drücken, die z. B.Graphit inDiamant verwandeln:[9] 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 (siehe410-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 undSchubmodul,Materialkonstanten, die Auskunft über die lineare elastische Verformung eines Bauteils infolge einerNormal- 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 vonGesteinen beträgt meistens 30 GPa, sieheSeismisches Moment.
Neben dem Pascal gibt es noch weitere Einheiten für den Druck. Eine Tabelle findet sich im ArtikelDruck.
- ↑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 (französisch).
- ↑Protokoll der 9. Generalkonferenz für Maß und Gewicht, 1948, Anhang 8: Proposition concernant un système universel de mesures, Seite 114, abgerufen am 31. August 2022 (französisch).
- ↑abNorman A. Anderson:Instrumentation for Process Measurement and Control. 3. Auflage. CRC Press, 1997,ISBN 0-8493-9871-1,S. 37 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑Protokoll der 14. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (PDF) 1971, S. 78; abgerufen am 11. November 2019 (französisch);
Declaration of the 14th CGPM (1971)doi:10.59161/CGPM1971DECLE (engl.),doi:10.59161/CGPM1971DECLF (frz.) - ↑Ausführungsverordnung zum Gesetz über 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.):Broschüren zum Internationalen Einheitensystem (SI). 2. Auflage. Braunschweig 2019 (ptb.de [PDF;1,2 MB; abgerufen am 6. Januar 2021]).
- ↑Wetter-Lexikon → Pascal. In: Website wetter.net. Q.met GmbH Wiesbaden, abgerufen am 12. Dezember 2020.
- ↑Patent EP1859474B1: Halogenglühlampe. Angemeldet am 9. Februar 2006, veröffentlicht am 6. Januar 2010, Anmelder: Osram GmbH, Erfinder: Klaus Wittmann, Sascha Zelt (Absatz 0019).
- ↑Jan Oliver Löfken: Fast so hart wie Diamant, aber amorph wie Glas. Wiley-VCH Verlag, 26. Oktober 2011, abgerufen am 20. Juni 2012.
