Psi [psi] < – > Pound-force/Quadratzoll [lbf/in²] umrechnen • Druck, Spannung, Youngscher Modul • Häufig genutzte Einheitenumrechner • Kompakter Umrechner • Online-Einheitenumrechner (2024)

Numbers

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Überblick

Druck ist ein Maß für die Kraft pro Flächeneinheit. Wenn die gleiche Kraft auf zwei Flächen ausgeübt wird, einer kleinen und einer größeren Fläche, wäre der Druck für die kleinere Fläche größer. Jeder würde wahrscheinlich zustimmen, dass es weniger beängstigend ist, wenn einem jemand mit Turnschuhen auf die Füße tritt, als wenn dieser jemand Stöckelschuhe tragen würde. Wenn man beispielsweise ein scharfes Messer auf eine Tomate oder Karotte drückt, wird man schneiden. Die Fläche, auf die der Druck ausgeübt wird, ist klein, sodass der Druck hoch genug ist, um durch das Objekt durchzuschneiden. Wenn man andererseits ein stumpfes Messer verwendet, wird man nicht schneiden können, da die Fläche größer ist und der Druck dadurch geringer.

Im internationalen System der Einheiten (Système International d’Unités, SI) lautet die Einheit für Druck Pascal, was ein Newton pro Quadratmeter entspricht.

Atmosphärische Druckdifferenz

In einigen Fällen wird Druck von Gasen als Unterschied zwischen dem Gesamt- oder Absolutdruck und dem atmosphärischen Druck gemessen. Dies wird atmosphärische Druckdifferenz genannt und ist der Druck, der gemessen wird, wenn man den Luftdruck von Autoreifen bestimmt. Messgeräte zeigen die atmosphärische Druckdifferenz, obwohl es auch Sensoren für absoluten Druck gibt.

Atmosphärischer Druck

Atmosphärischer oder Luftdruck ist der Druck von Luft in der Umgebung. Er bezieht sich in der Regel auf das Gewicht einer Säule atmosphärischer Luft über der Flächeneinheit. Der Luftdruck wirkt sich auf das Wetter und die Temperatur aus. Erhebliche Änderungen beim Luftdruck bewirken Unbehagen bei Menschen und Tieren. Verringerung beim atmosphärischen Druck können psychologisches und physisches Unwohlsein bei Menschen und Tieren auslösen oder sogar Tod. Aus diesem Grund wird bei Flugzeugen, die sonst niedrigem Luftdruck ausgesetzt sind, ein künstlicher Druckausgleich durchgeführt.

Der Luftdruck sinkt mit der größeren Höhe. Menschen und Tiere, die in großen Höhen leben, zum Beispiel im Himalaya, passen sich an den niedrigen Luftdruck an. Reisende, andererseits, müssen Vorkehrungen treffen, um Unwohlsein zu vermeiden. Manche Menschen, zum Beispiel manche Bergsteiger, leiden unter der Höhenkrankheit, die durch den Sauerstoffmangel im Blut verursacht wird. Dieser Zustand kann bei längerer Verweildauer chronisch werden. Dies passiert üblicherweise ab Höhen von über 2.400 Metern. In schweren Fällen kann ein Hirn- oder Lungenödem verursacht werden. Um höhenbedingte Gesundheitsprobleme zu vermeiden, empfehlen Mediziner, Sedative wie Alkohol oder Schlafmittel zu vermeiden. Man sollte zudem gut hydriert sein und größere Höhen langsam erreichen, beispielsweise zu Fuß, statt mithilfe eines Transportmittels. Zusätzliche Empfehlungen umfassen einen hohen Anteil an Kohlenhydraten bei der Nahrung und gut ausruhen, insbesondere für Personen, die schnell aufsteigen. Dadurch kann der Körper den Sauerstoffmangel, der aufgrund des niedrigen Luftdrucks auftreten kann, besser kompensieren, indem er mehr rote Blutzellen erzeugt, die Sauerstoff transportieren. Zudem erhöht er neben anderen Anpassungen die Herz- und Atemfrequenz.

Bei schwerer Höhenkrankheit muss sofort eine Notfallbehandlung erfolgen. Es ist äußerst wichtig, den Patienten auf geringere Höhe zu bringen, wo der Luftdruck höher ist, vorzugsweise unter eine Höhe von 2400 Metern über Normalnull. Die Behandlung umfasst Medikamente und den Einsatz eines Überdrucksacks. Ein Überdrucksack ist ein tragbarer, leichtgewichtiger Behälter, der mittels Fußpumpe unter Druck gesetzt werden kann. Der Patient begibt sich in den Sack und wird durch die Simulation geringerer Höhe behandelt. Dies ist nur eine Notfallmaßnahme. Der Patient muss dennoch auf eine tatsächliche geringere Höhe gebracht werden.

Niedriger Luftdruck wird auch von Sportlern genutzt, die in simulierten Umgebungen großer Höhe schlafen und unter normalen Bedingungen trainieren. Dadurch kann der Körper sich an die geringe Höhe gewöhnen und mehr rote Blutzellen produzieren, womit mehr Sauerstoff transportiert wird und die Fähigkeiten des Sportlers gesteigert werden. Zu diesem Zweck verwenden Sportler Höhenzelte oder -baldachins, die innen einen geringen Luftdruck aufweisen.

Druckanzüge

Astronauten und Piloten, die in großen Höhen arbeiten, verwenden Druckanzüge, um niedrigen Luftdruck zu kompensieren. Mehrzweck-Druckanzüge werden im Weltraum eingesetzt, Teildruckanzüge, die Gegendruck liefern und das Atmen in großen Höhen erleichtern, werden von Piloten getragen.

Hydrostatischer Druck

Hydrostatischer Druck ist Druck von Flüssigkeit, der durch die Schwerkraft erzeugt wird. Er ist ein wichtiger Faktor, nicht nur in der Konstruktion und Physik, sondern auch in der Medizin. Zum Beispiel ist der Blutdruck der hydrostatische Druck von Blut an den Wänden der Blutgefäße. Er bezieht sich in der Regel auf den Druck in den Arterien und wird anhand zweier Zahlen angezeigt: dem systolischen oder Oberwert und dem diastolischen oder Unterwert während eines Herzschlags. Das Gerät zur Messung des Blutdrucks wird Sphygmomanometer genannt. Millimeter-Quecksilbersäulen werden als Einheit für Blutdruckmessungen genutzt, selbst in Ländern wie den USA und Großbritannien, in denen sonst Zoll zur Längenmessung verwendet wird.

Ein Pythagoreischer Becher ist ein interessantes Gerät, das auf dem hydrostatischen Druck beruht. Nach einer Legende wurde er von Pythagoras entwickelt, um ein moderates Trinken von Wein zu erreichen. Andere Quellen sagen, der Becher galt als Regulationsmittel für Wasser während einer Dürre. Der Becher enthält in der Mitte üblicherweise einen Schaft mit einer Haube, wodurch die Flüssigkeit vom Becherboden in ein integriertes Röhrchen gelangt. Dieses Röhrchen geht vom Becherboden hinauf bis zur Kuppelspitze und knickt dann wieder nach unten durch den Schaft ab. Flüssigkeit gerät durch den Becherboden in das Röhrchen. Am anderen Ende des Röhrchens (im Schaft) befindet sich ebenfalls eine Öffnung. Das Design und Funktionsprinzip des Pythagoreischen Bechers ist ähnlich dem moderner Toilettenschüsseln. Steigt der flüssige Becherinhalt über das Röhrchen, wird er aufgrund des hydrostatischen Drucks am Becherboden im Röhrchen hoch gedrückt und tritt am anderen Ende aus. Bleibt der Flüssigkeitsstand unter der oberen Röhrchenebene, kann man den Becher wie üblich verwenden.

Druck in der Geologie

Druck ist ein wesentliches Element in der Geologie. Die Bildung von Edelsteinen erfordert Druck, sowohl bei natürlichen als auch bei im Labor hergestellten synthetischen Edelsteinen. Rohöl bildet sich ebenfalls aufgrund von starkem Druck und Hitze auf Pflanzen- und Tierüberreste. In Gegensatz zu Edelsteinen, die sich meistens in Steinformationen bilden, ist Öl im Allgemeinen in Gewässerbetten wie Flüssen und Meere zu finden. Organisches Material wird von Sand und Schlamm überlagert, die sich nach und nach aufbauen. Das Gewicht des Wassers und der Sand üben Druck aus. Mit der Zeit wird das Material mehr und mehr überlagert und ist dann mehrere Kilometer unter der Erdoberfläche zu finden. Da die Temperatur sich um etwa 25 °C pro Kilometer unter der Oberfläche erwärmt, erreicht es 50-80 °C in diesen Tiefen. Je nach Gesamttemperatur und Temperaturfluktuation entsteht statt Öl eventuell Gas.

Natürliche Edelsteine

Die Edelsteinbildung variiert, aber häufig ist Druck ein wichtiger Faktor. Diamanten werden zum Beispiel im Erdmantel gebildet, in dem starker Druck und hohe Temperaturen bestehen. Sie tauchen dann an oder nahe der Oberfläche aufgrund von vulkanischer Aktivität auf, wenn sie von Magma nach oben getragen werden. Einige Diamanten gelangen im Inneren von Meteoriten auf die Erde. Wissenschaftler spekulieren, dass ihre Entstehung auf anderen Planeten ähnlich wie bei der Erde erfolgt.

Synthetische Edelsteine

Synthetische Edelsteinerzeugung auf Industrieebene begann in den 1950ern und wird derzeit ausgedehnt. Einige Verbraucher bevorzugen immer noch natürliche, in Minen geförderte Edelsteine. Aber dies ist einem Wandel unterzogen, insbesondere wegen der vielen, bekannt gewordenen Probleme beim Edelsteinbergbau. Viele Verbraucher entscheiden sich für synthetische Edelsteine nicht nur wegen des günstigeren Preises, sondern auch, weil sie denken, dass industriell gefertigte Steine weniger Probleme wie Menschenrechtsverletzungen, Kriegsfinanzierung und Kinderarbeit bedeuten.

Eine Methode zur Herstellung von Diamanten im Labor besteht in der Hochdruck-Hochtemperatur-Methode (high-pressure oil, high-temperature, HPHT), bei der Kohlenstoff einer hohen Temperatur über 1000 °C und einem Druck von etwa 5 GPa ausgesetzt wird. In der Regel werden Diamantenkristalle als Basis genutzt, während Graphit eine hochreine Kohlenstoffquelle ist, mithilfe der der neue Diamant wächst. Diese Methode wird häufig genutzt, insbesondere für Edelsteine, da sie im Vergleich zu alternativen Methoden günstiger ist. Die im Labor gezogenen Diamanten haben ähnliche und manchmal bessere Eigenschaften, als die natürlich entstandenen Diamanten. Dies hängt von der Herstellungsweise ab. Sie sind jedoch häufig farbig.

Diamanten werden in vielen Bereichen aufgrund ihrer Eigenschaften, insbesondere der Härte, eingesetzt. Optische Merkmale sowie die Wärmeleitfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Laugen und Säuren sind ebenfalls geschätzt. Schneidewerkzeuge verfügen über eine Diamantbeschichtung und Diamantpuder wird in Schleifmaterialien eingesetzt. Derzeit wird ein Großteil der in der Industrie verwendeten Diamanten im Labor hergestellt, da die synthetische Produktion billiger ist als der Abbau in Minen. Darüber hinaus kann der Bedarf an in der Industrie genutzten Diamanten nicht allein durch natürliche Vorkommen gedeckt werden.

Einige Unternehmen bieten nun Gedenk-Diamanten an. Diese wurden aus dem Kohlenstoff hergestellt, der aus den Haaren oder der Asche von Verstorbenen extrahiert wurde. Hersteller vermarkten diese Diamanten als Andenken, um das Leben des Verstorbenen zu feiern. Sie gewinnen an Popularität, insbesondere in Wohlstandsländern wie Japan und die USA.

Das Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren (HPHT)

Das Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren wird hauptsächlich bei der Arbeit mit synthetischen Diamanten verwendet. Es wird jedoch inzwischen auch bei natürlichen Diamanten eingesetzt, um deren Farbqualitäten anzupassen. Pressen unterschiedlichen Designs können in diesem Verfahren zum Einsatz kommen. Würfelartige Pressen sind die teuersten und kompliziertesten. Sie werden hauptsächlich verwendet, um die Farben von natürlichen Diamanten zu verbessern oder zu ändern. Das Wachstum in der Kapsel der Presse beträgt etwa 0,5 Karat Rohdiamant pro Tag.

Weitere Informationen

Dieser Artikel wurde von Kateryna Yuri verfasst.

Unit Converter articles were edited and illustrated by Anatoly Zolotkov

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Druck, Spannung, Youngscher Modul

Druck ist das Verhältnis der Kraft zur Fläche, über die die Kraft verteilt ist. Mit anderen Worten ist Druck Kraft pro Flächeneinheit, die in eine Richtung senkrecht zur Fläche eines Objekts ausgeübt wird.

Druck kann als Krafteinheit geteilt durch eine Flächeneinheit gemessen werden. Im internationalen System der Einheiten (Système International d’Unités, SI) lautet die Einheit für Druck Pascal (Pa). Ein Pascal wird als ein Newton pro Quadratmeter definiert. Ein Druck von 1 Pascal ist gering, daher werden tägliche Druckangaben häufig in Kilopascal (1 kPa = 1000 Pa) gegeben. Der Druck in Fahrzeugreifen kann von 180 bis 250 kPa betragen.

In der Kontinuumsmechanik ist Spannung ein Maß der internen Kraft, die in einem verformbaren Körper wirkt und seine Form widerruflich oder unwiderruflich ändert. Es ist ein Maß für die durchschnittliche Kraft pro Flächeneinheit einer Oberfläche innerhalb des Körpers, in dem die interne Kraft wirkt. Diese internen Kräfte bilden sich als Reaktion auf externe Kräfte, die auf den Körper wirken. Die internen Kräfte werden beständig innerhalb des Volumens des materiellen Körpers verteilt und führen zur Verformung der Körperform. Über die Grenzen der materiellen Stärke kann dies zu einer permanenten Formänderung oder strukturellem Versagen führen.

Die Dimension von Spannung ist die gleiche wie die von Druck und daher ist die SI-Einheit für Spannung Pascal (Pa), was einem Newton pro Quadratmeter (N/m²) entspricht. Bei den britischen Einheiten kann Spannung als Pound-force pro Quadratzoll gemessen werden, was als psi abgekürzt wird.

Den Umrechner für Druck, Spannung, Youngscher Modul nutzen:

Dieses Online-Tool zur Umrechnung von Einheiten ermöglicht die schnelle und genaue Umrechnung vieler Messeinheiten von einem System zu einem anderen. Die Seite für die Einheitenumrechnung ist eine Lösung für Techniker, Übersetzer und alle, die mit Mengen arbeiten, die in unterschiedlichen Einheiten angegeben werden können.

Sie können dieses Online-Tool zur Umrechnung verwenden, um zwischen mehreren Hundert Einheiten (einschließlich metrischer, britischer und amerikanischer) in 76 Kategorien oder mehreren Tausend Paaren umzurechnen. Beispiele der Kategorien sind Beschleunigung, Fläche, Elektrizität, Energie, Kraft, Länge, Licht, Masse, Massenfluss, Dichte, spezifisches Volumen, Leistung, Druck, Belastung, Temperatur, Zeit, Drehkraft, Geschwindigkeit, Viskosität, Volumen und Kapazität und Volumenstrom.
Hinweis: Ganzzahlen (Zahlen ohne Dezimalzeichen oder Exponentennotation) werden bis zu 15 Ziffern als genau erachtet. Die maximale Anzahl Ziffern nach dem Dezimalzeichen ist 10 Ziffern.

Bei diesem Umrechner wird die E-Notation verwendet, um Zahlen darzustellen, die zu klein oder zu groß sind. Die E-Notation ist ein alternatives Format der wissenschaftlichen Notation a · 10^x. Zum Beispiel: 1.103.000 = 1,103 · 10⁶ = 1,103E+6. Hier stellt E (gleich Exponent) “· 10^” dar, das heißt “multipliziert mit zehn potenziert mit”. Die E-Notation wird häufig bei Taschenrechnern und von Wissenschaftlern, Mathematikern und Ingenieuren verwendet.

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