ATMOSFERISCHE DRUK

betekenis & definitie

(Fr.: pression atmosphérique; Du.: Atmosphärendruck; Eng.: atmospheric pressure), de druk (kracht per eenheid van oppervlakte) die de atmosfeer (de lucht die de aarde omhult) uitoefent ten gevolge van de onderlinge aantrekking van de massa van de aarde en de lucht.

De atmosferische (lucht)druk varieert met het weer, maar is bijv. in Nederland en België op zeeniveau gemiddeld ongeveer gelijk aan het gewicht per oppervlakte dat een verticale kolom kwik van 76 cm uitoefent; men noteerde dan voor deze druk p_a :

p_a = 76 cmHg

Het gewicht G van de verticale kwikkolom op het grondvlak is:

G = Ahϱg

waarin A de oppervlakte van het grondvlak, dus van de dwarsdoorsnede van de kwikkolom, voorstelt, h de hoogte van de kwikkolom, ϱ de dichtheid van kwik en g de versnelling van de vrije val (van de zwaartekracht); g is o.a. afhankelijk van de plaats op en de hoogte boven het aardoppervlak en heeft een gestandaardiseerde waarde van 9,806 65 ms⁻² (vastgesteld tijdens de Conférence Générale des Poids et Mesures in 1901).

Met A = 1 m², h = 0,76 m, ϱ = 13.595,1 kg m⁻³ en g = 9,806 65 ms⁻² volgt voor dit gewicht:

G = 1 m² × 0,76 m × 13.595,1 kg m⁻³ × 9,80665 m s⁻²

= 101.325 kg ms⁻²

= 101.325 N

De atmosferische druk schommelt om de waarde van dit gewicht per m² (de gestandaardiseerde natuurkundige atmosfeer), wordt de normale atmosfeer genoemd en bedraagt in grondeenheden van het SI:

p_a= G/A = (101.325 N)/(1 m²) = 101.325 Nm⁻²

Op de 14de Conférence Générale des Poids et Mesures, in oktober 1971 te Parijs gehouden, is besloten de eenheid N m⁻² de benaming pascal (symbool: Pa) te geven, dus:

1 Nm⁻² = 1 Pa

Voor de atmosferische luchtdruk geldt dan:

p_a = 101.325 Pa

welke waarde tegenwoordig als uitgangspunt en als exact juist geldt.

Vroeger werd de druk van vloeistoffen en gassen vergeleken met deze gemiddelde waarde van de atmosferische druk en als eenheid gebruikt. Men sprak van normale atmosfeer (symbool: atm) en manometers enz. waren voorzien van een schaalverdeling in atm. Er geldt:

1 atm = 76 cmHg = 101.325 Pa

Veelvuldig toegepast als eenheid van druk is de bar (symbool eveneens: bar); thans staat de toepassing van de bar evenals van atm ter discussie (NEN 1000 en NBN 136). In de meteorologie wordt nog steeds de millibar (symbool: mbar) gebruikt. Er geldt:

1000 mbar = 1 bar = 10⁵ Pa

Uit de omrekening 76 cmHg = 1,013 25 bar en dus 1 bar = 75 cmHg blijkt waarom de bar zo lang zo populair is geweest: evenals atm betreft het een eenheid die men aan den lijve ondervindt!

In het verouderde Technische Eenhedenstelsel, met als eenheid voor kracht de kilogramforce (symbool: kgf), volgt voor de atmosferische druk:

1 atm = 76 cmHg

= 76 cm × 13,5951 gf cm⁻³

= 1,033 kgf cm⁻²

Voor de zgn. technische atmosfeer (symbool: at) geldt dan:

1 at = 0,980 665 × 10⁵ Pa

Als in een drukvat de druk hoger is dan de atmosferische druk spreekt men van overdruk. In een vat heerst onderdruk als de druk erin lager is dan de atmosferische druk; de nog veelgebruikte uitdrukking ‘een vacuüm van 50 cm’ betekent dat de druk 50 cmHg lager is dan de atmosferische druk. In de vacuümtechniek ziet men als eenheid van druk nog vaak de torr (1 torr = 1 mmHg) in gebruik:

1 torr = 133,322 Pa

Wordt een druk (zoals in dit betoog tot hier aan toe nog steeds is gebeurd) uitgedrukt als absolute druk, dan staat opgegeven hoeveel de druk bedraagt uitgaande van een ‘vacuüm van 76 cm’ (de laagst te bereiken druk: het absolute vacuüm). Een manometer bijv. geeft overdruk aan en zal daarom dan ook wanneer deze in verbinding met de buitenlucht staat, op nul staan; een vacuümmeter geeft een onderdruk aan en zal in verbinding met de buitenlucht ook op nul staan. Toen zich vroeger dan ook wel misverstanden voordeden of een absolute of een overdruk werd bedoeld indien gewerkt werd met de technische atmosfeer, gaf men absolute druk aan met ata; een overdruk met ato (x ato ≙ (x + 1) ata), of in het Duits ook met atü. De eenheden torr, atm en bar werden en worden (helaas) alleen gebruikt voor absolute drukken, evenals de door het NNI en NBN aanbevolen nieuwe eenheid pascal.

In Angelsaksische literatuur vindt men de eenheid pound per square inch (symbool: psi = lb in⁻², waarin lb de poundforce voorstelt), in het algemeen een aanduiding voor overdruk; is misverstand mogelijk, dan wordt absolute druk aangegeven met psia, overdruk met psig (psi gage). Er geldt:

1 psi = 6895 Pa

Aanbevolen wordt voor drukken alleen de SI-eenheid, dus de pascal, te gebruiken; daarbij kunnen decimale voorvoegsels als k (kilo) en M (mega) worden gebruikt:

1 kPa = 10³ Pa
1 MPa = 10⁶ Pa