各种单位换算.doc

气体物理学的基本概念高压氧是患者在密闭的压力容器内加压（超过101.3kPa即一个大气压）吸氧治疗某些疾病。为掌握高压舱的原理、结构、设备、技术；了解高压氧对机体的生理、病理作用；了解高压氧的副作用及防治方法，必须了解气体的物理特性。因此，首先介绍有关的气体物理学的基础理论。气体的基本特性一、分子的热运动一切物质都是由分子组成的。物质中的分子在不断地运动。固体和液体物质由于分子间距小，它的分子只能在一个平衡位置上做微小的振动。气体的分子间距大，其分子在不断地做无规律的运动。分子的振动和运动的速度与温度有关，温度越高，分子运动速度越快；同时，分子的剧烈振动和运动也会产生热能。所以，把这种现象称为分子的热运动。气体分子在运动中，不断地相互撞击，不断地撞击容器四壁。常压下每6.452cm2的容器壁面积上，每秒钟可受到 21024个气体（容器内的气体）分子的撞击。气体分子对容器的撞击，必然对容器壁产生一定撞击力，称为压力。单个气体分子的撞击力极微，但大量气体分子同时撞击，就会产生可观的压力。可见分子运动的速度决定气体的温度，分子对容器壁的撞击力决定气体的压力。由于气体分子间距离大，在压力增加时分子间的距离可以缩小，气体的容积变小。故而，气体的容积与压力呈反比关系。二、分子力物质中分子和分子之间存在相互作用的吸力和斥力，称分子力。分子力随分子间距离的变化而改变。图21纵坐标的正向表示斥力；负向表示吸力。横坐标表示分子间距离。从图21中可看出当两个分子间距离为X0时，分子间斥力和吸力相等。当两分子间距离小于X0以后，分子间出现斥力，且随分子间距离的缩短而加大。当分子间距离大于X0后，分子力表现为吸力，而且随分子距离加大而减小，且很快趋于零。气体分子间的距离一般情况下相当大，因此气体的分子间的吸力很微小，可以忽略不计。图2-1 分子与分子间距离的关系三、物质的基本形态大自然中的物质由于其分子间距离不同，可以分为固体、液体、气体三种基本形态。（）固体 分子之间距离最小，其分子热运动是在平衡位置附近振动，因此固体物质能保持一定的形状和体积。固态物质可分为晶体和非晶体二大类。晶体的分子排列有规律，非晶体的分子排列无规律。（二）液体 在温度不太高时液体的分子间距与晶体差不多，分子力相当大，使分子间凝集，所以液体可以保持一定体积和自由表面。液体分子热运动的主要方式是在一个临时平衡位置附近做微小振动，并且可很快从一个平衡位置转移到另一个平衡位置上。所以，液体具有流动性及扩散性，能保持一定容积，不能保持一定形状。此外，在液体的自由表面上，液体的分子不断地在蒸发。（三）气体 气体分子之间平均距离最大，比其分子直径还大，因此，气体分子间的作用力（除互相撞碰的瞬间外）很小，以致气体的分子可以在不断地无规律的运动，也可以理解为气体分子可以自由地在空间飞行，并不断地互相碰撞或撞击容器壁。故气体既无一定形状，也没有固定的体积。将一定量气体置于任何容器内（不论容器大小）该气体就可均匀地分布在它所处的容器内。气体无容器约束将会逸到整个空间。地球周围的空气如没有地球的吸引力，空气分子即将弥散到整个宇宙。四、气体的物理量衡量气体的物理性质常使用：质量、体积、压力、温度。（一）质量（M） 即气体的重量，以毫克（mg）、克（g）、千克（kg）、吨（t）来表示。（二）压力（Pa） 气体分子运动时对容器壁的撞击时产生的力称压力。对容器单位面积（cm2）所产生的压力叫压强。压强的单位习惯上使用毫米汞柱（mmHg）平方厘米（cm2），国际通用（法定计量）帕（Pa）、千帕（kPa）、兆帕（MPa）。经换算1mmHg=133.3Pa=0.1333kPa， 1MPa=1000kPa=1000000Pao 1ATA0.1MPao（三）温度 气体温度是气体分子热运动产生的。气体温度的单位常用摄氏（）表示，水结冰的温度为0。物理学上常使用绝对温度，用“K”表示。绝对温度以273作为零度。摄氏和绝对温度的关系是T=t273。比如某气体温度为37，以绝对温度表示为 37273= 310K。（四）体积 是指气体所处的容器之容积。常以立方毫米（mm3）、立方厘米（cm3）、立方米（m3）表示。（五）气体的压强 作用在单位面积上的力称压强，习惯用 mmHgcm2、或 Kgcm2表示，国际通用Pacm2。大气压强为760mmHgcm2、1kgcm2、 0.1Mpacm2，称为一个大气压力（ATA）。压强是用来测量、计算气体压力的物理量。如果用压力表测量高压舱的压力，未加压时舱内为一个大气压力（1ATA、0.1MPacm2、760mmHgcm2），但压力表指针指在“0”位置。若给高压舱增加一个大气压力，表的指针在1kgcm2、1ATA、0.1MPacm2、760mmHgcm2。我们把表针指示的压力（1ATA）称表压、附加压、相对压力。而实际上此时舱内的压强应该是1个大气压力加上附加压（表压）1个大气压为2个大气压，称绝对压力。了解上述压力、压强的换算关系，即可将既往习惯计量换算为法定计量单位。压力1.压力及各种压力单位的换算关系 2.绝对压力、表压力和真空度 压力及各种压力单位的换算关系 压力是单位面积上所承受的垂直作用力（物理上称为压强）。其物理本质可据气体分子运动理论理解：装在容器中的大量分子，总是处于永远不停的热运动之中，它们除了相互碰撞之外，还不断地和容器壁碰撞。大量分子碰撞容器壁的总结果，形成了气体对容器壁的压力。压力的单位为帕（斯卡），单位符号为Pa，1 Pa=1 N/m2，工程上因Pa作为单位太小，常用kPa（千帕）、 MPa（兆帕），1kPa=1000Pa、1MPa=1106 Pa。以前在工程上使用的压力单位还有（巴）和 （标准大气压）等。它们与Pa(帕)的换算关系见表（1-1）。表1-1各种压力单位与帕的换算关系 单位名称单位代号与帕的换算关系巴1bar=105 Pa 或 0.1MPa标准大气压1atm=101325Pa=1.01325bar毫米水柱 1=9.80665Pa毫米汞柱 1=133.3224Pa工程大气压1 =98066.5Pa返回绝对压力、表压力和真空度工程上测量压力一般常采用弹簧管式压力表，当压力不高时也可用U型管压力计来测定。目前愈来愈多的采用电子技术的测压设备已进入工程领域。无论什么压力计，因为测压元件本身都处在当地大气压力的作用下，因此测得的压力值都是工质的真实压力与当地大气压力间的差。见图1-1所示。图1-1表压力、真空度概念示意图 工质的真实压力称为“绝对压力”，以 表示。当地大气压力以 表示，绝对压力大于当地大气压力时，压力表指示的压力值称为表压力，用 表示：（1-5）当绝对压力低于当地大气压力时，用真空表测得的数值，即绝对压力低于当地大气压力的数值，称“真空度”，用 表示： （1-6）当地大气压力的值可用气压计测定，其数值随所在地的纬度、高度和气候等条件而有所不同。绝对压力、表压力、真空度和当地大气压力的关系可归纳为图1-2所示。图1-2 绝对压力、表压力、真空度和当地大气压力的关系 表压力和真空度都是测压仪表反映的数据，热工计算中气体的压力应是其真实压力，所以热工计算中的压力是绝对压力。 在热工计算中压力应使用绝对压力还是表压力或真空度？ 不，当地大气压是指测压仪表所在环境的压力，如果仪表设置在大气环境中当地大气压即是大气压；如果仪表在某个密封的小室内，则当地大气压为该小室压力。当地大气压就是系统所在地的大气压力？ 不能肯定，因测压的仪表测量的是气体真实压力与当地大气压力的差值，所以，即使绝对压力不变，随着当地大气压的改变，表压力和真空度也要发生变化，表示工质状态参数的压力，只能用绝对压力。因此，仅凭表压力下降不能断定钢瓶在运输过程中发生泄漏，还应考虑压力表读数下降值与当地大气压变化值的关系。在某地测得密封绝热的钢瓶中气体压力为 =0.1MPa，运送到海拔相去甚远的另一地后发现测压表上的读数下降，能否就此判定钢瓶在运输过程中发生泄漏？长 度 换 算 1千米（km）=0.621英里（mile） 1米（m）=3.281英尺（ft）=1.094码（yd） 1厘米（cm）=0.394英寸（in） 1英里（mile）=1.609千米（km） 1英寸（fm）=1.829（m） 1英寸（in）=2.54厘米（cm） 1海里（n mile）=1.852千米（km） 1码（yd）=3英尺（ft） 1杆（rad）=16.5英尺（ft） 1英里（mile）=5280英尺（ft） 1海里（n mile）=1.1516英里（mile） 1英尺（ft）=12英寸（in） 面 积 换 算 1平方公里（km2）=100公顷（ha）=247.1英亩（acre）=0.386平方英里（mile2） 1平方米（m2）=10.764平方英尺（ft2） 1公顷（ha）=10000平方米（m2）=2.471英亩（acre） 1平方英寸（in2）=6.452平方厘米（cm2） 1英亩（acre）=0.4047公顷（ha）=4.04710-3平方公里（km2）=4047平方米（m2） 1平方英尺（ft2）=0.093平方米(m2) 1平方码（yd2）=0.8361平方米（m2） 1平方米（m2）=10.764平方英尺（ft2） 1平方英里（mile2）=2.590平方公里（km2） 体 积 换 算 1美吉耳（gi）=0.118升（1） 1美品脱（pt）=0.473升（1） 1美夸脱（qt）=0.946升（1） 1美加仑（gal）=3.785升（1） 1桶（bbl）=0.159立方米（m3）=42美加仑（gal） 1英亩英尺1234立方米（m3） 1立方英寸（in3）=16.3871立方厘米（cm3） 10亿立方英尺（bcf）=2831.7万立方米（m3） 1万亿立方英尺（tcf）=283.17亿立方米（m3） 1百万立方英尺（MMcf）2.8317万立方米（m3） 1千立方英尺（mcf）=28.317立方米（m3） 1英加仑（gal）=4.546升（1） 1立方英尺（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter） 1立方米（m3）=1000升（liter）=35.315立方英尺（ft3）=6.29桶（bbl） 质 量 换 算1长吨（long ton）=1.016吨（t） 1千克（kg）=2.205磅（lb） 1磅（lb）=0.454千克（kg）常衡 1盎司（oz）=28.350克(g) 1短吨（sh.ton）=0.907吨（t）=2000磅（lb） 1吨（t）=1000千克（kg）=2205磅（lb）=1.102短吨（sh.ton）=0.984长吨（long ton） 密 度 换 算1磅/（lb/ft3）=16.02千克/米3（kg/m3） API度141.5/15.5时的比重131.5 1磅/英加仑（lb/gal）=99.776千克/米3（kg/m3） 1波美密度（B）140/15.5时的比重130 1磅/英寸3（lb/in3）=27679.9千克/米3（kg/m3） 1磅/美加仑（lb/gal）=119.826千克/米3（kg/m3） 1磅/（石油）桶（lb/bbl）=2.853千克/米3（kg/m3） 1千克/米3（kg/m3）=0.001克/厘米3（g/cm3）=0.0624磅/英尺3（lb/ft3） 运 动 粘 度 换 算 1斯（St）=10-4米2/秒（m2/s）=1厘米2/秒（cm2/s） 1英尺2/秒（ft2/s）=9.2903010-2米2/秒（m2/s） 1厘斯（cSt）=10-6;米2/秒（m2/s）=1毫米2/秒（mm2/s） 动 力 粘 度 换 算 动力粘度 1泊（P）0.1帕秒（Pas） 1厘泊（cP）=10-3帕秒（Pas） 1磅力秒/英尺2（lbfs/ft2）=47.8803帕秒（Pas） 1千克力秒/米2（kgfs、m2）=9.80665帕秒（Pas） 力 换 算 1牛顿（N）0.225磅力（lbf）=0.102千克力（kgf） 1千克力（kgf）=9.81牛（N） 1磅力（lbf）=4.45牛顿（N） 1达因（dyn）=10-5牛顿（N） 温 度 换 算 K5/9（F+459.67） K=+273.15 n=(5/9n+32) F nF=(n-32)5/9 1F=5/9（温度差） 压 力 换 算 压力 1巴（bar）=105帕（Pa） 1达因/厘米2（dyn/cm2）=0.1帕（Pa） 1托（Torr）=133.322帕（Pa） 1毫米汞柱（mmHg）=133.322帕（Pa） 1毫米水柱（mmH2O）=9.80665帕（Pa） 1工程大气压=98.0665千帕（kPa） 1千帕（kPa）=0.145磅力/英寸2（psi）=0.0102千克力/厘米2（kgf/cm2）=0.0098大气压（atm） 1磅力/英寸2（psi）=6.895千帕（kPa）=0.0703千克力/厘米2（kg/cm2）=0.0689巴（bar）=0.068大气压（atm） 1物理大气压（atm）=101.325千帕（kPa）=14.696磅/英寸2（psi）=1.0333巴（bar） 1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米2(kg/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大气压(atm)1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克/厘米2(kg/cm2)=0.987大气压(atm) 1大气压(atm)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克/厘米2(kg/cm2)=1.0133巴(bar)1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克/厘米2(kg/cm2)=10巴(bar)=9.8大气压(atm)传 热 系 数 换 算 1千卡/米2时（kcal/m2h）=1.16279瓦/米2（w/m2） 1千卡/（米2时）1kcal/(m2h)1.16279瓦/（米2开尔文）w/(m2K) 1英热单位/（英尺2时F）Btu/(ft2hF)=5.67826瓦/（米2开尔文）（w/m2K） 1米2时/千卡（m2h/kcal） =0.86000米2开尔文/瓦（m2K/W） 热 导 率 换 算 1千卡（米时）kcal/(mh)1.16279瓦/（米开尔文）W/(mK) 1英热单位/（英尺时F）But/(fthF)1.7303瓦/（米开尔文）W/(mK) 比 容 热 换 算 1千卡/（千克）kcal/(kg)1英热单位/（磅F）Btu/(lbF)4186.8焦耳/（千克开尔文）J/（kgK） 热 功 换 算1卡（cal）=4.1868焦耳（J） 1大卡=4186.75焦耳（J） 1千克力米（kgfm）=9.80665焦耳（J） 1英热单位（Btu）1055.06焦耳（J） 1千瓦小时（kWh）=3.6106焦耳（J） 1英尺磅力（ftlbf）=1.35582焦耳（J） 1米制马力小时（hph）=2.64779106焦耳（J） 1英马力小时（UKHph）=2.68452106焦耳 1焦耳0.10204千克米 2.778107千瓦小时 3.777107公制马力小时 3.723107英制马力小时 2.389104千卡 9.48104英热单位 功 率 换 算1英热单位/时（Btu/h）=0.293071瓦（W） 1千克力米/秒（kgfm/s）=9.80665瓦（w） 1卡/秒（cal/s）4.1868瓦（W） 1米制马力（hp）=735.499瓦（W） 速 度 换 算 1英里/时（mile/h）=0.44704米