Woher kommen diese Druckeinheiten?

Der Druck war eine der ersten physikalischen Größen, die präzise gemessen wurden — lange bevor man seine thermodynamische Natur verstand. Jede Einheit spiegelt das Instrument oder die Anwendung wider, in der sie entstand.

Pascal (Pa) — Blaise Pascal, 1647

Im 17. Jahrhundert wies der französische Physiker und Mathematiker Blaise Pascal mit dem Experiment am Puy-de-Dôme nach, dass der atmosphärische Druck mit der Höhe abnimmt — der erste Beweis dafür, dass Luft ein Gewicht hat. Das Internationale Einheitensystem ehrte ihn 1971 mit der Benennung der Druckeinheit: 1 Pa = 1 N/m² (1 Newton Kraft, verteilt auf 1 Quadratmeter).

Das Pascal ist sehr klein: Der atmosphärische Druck beträgt 101 325 Pa. Deshalb wird das reine Pa in der Industrie selten verwendet — man bevorzugt kPa, MPa oder bar.

bar — Norwegian Meteorological Institute, 1909

Der norwegische Meteorologe Vilhelm Bjerknes schlug 1909 eine einfache, leicht lesbare Einheit vor, die genau 100 000 Pa entspricht — also annähernd dem atmosphärischen Druck auf Meereshöhe (exakt 1,01325 atm).

Das bar ist keine offizielle SI-Einheit, aber für den allgemeinen Gebrauch zugelassen durch das Internationale Büro für Maß und Gewicht; es dominiert die europäische Verfahrenstechnik vollständig: Man spricht von 4 bar Druckluft, 16 bar Dampf, 40 bar Stickstoff-Netzdruck — ohne lästige Nullen.

psi — Imperial, 19. Jahrhundert

Pound per square inch. Ein Pfund-Kraft (4,448 N), auf einen Quadratzoll (645 mm²) aufgebracht, ergibt 1 psi = 6 894,76 Pa.

Das psi ist die dominierende Einheit in der US-amerikanischen Erdölindustrie — sie setzte sich bereits mit den ersten Lagerstätten in Pennsylvania im 19. Jahrhundert durch. Dort spricht man selbstverständlich von Bohrlochköpfen mit 5 000 psi, Pipelines mit 1 440 psi (ASME B31.4 Class 600) oder Reifen mit 32 psi.

atm — Standardatmosphäre

Historisch definiert als Druck auf Meereshöhe bei 0 °C in mittlerer geografischer Breite. 1954 auf exakt 101 325 Pa standardisiert. Noch in der Chemie verwendet (Gas-Flüssigkeits-Gleichgewichte), in der Physiologie (Tauchen) sowie in älterer Verfahrensdokumentation.

mmHg / Torr — Evangelista Torricelli, 1644

Galileis Schüler Evangelista Torricelli erfand 1643 das Barometer und zeigte ein Jahr später, dass die Luft eine Quecksilbersäule auf etwa 760 mm Höhe auf Meereshöhe drückt. Die Höhe dieser Säule wurde zu einer natürlichen Einheit:

• 1 mmHg = 133,322 Pa
• 760 mmHg = 1 atm
• Der Torr ist exakt dieselbe Einheit (zu Ehren Torricellis umbenannt): 1 Torr = 1 mmHg.

Diese Einheit ist noch allgegenwärtig in der Medizin (Blutdruck: 120/80 mmHg) und in der Vakuumtechnik (Ultrahochvakuum-Kammern: 10⁻⁹ Torr).

inHg, inH₂O — Imperial

Gleiche Prinzipien wie mmHg / mmH₂O, jedoch in Zoll Quecksilber- bzw. Wassersäule.

• inHg (≈ 3 386 Pa pro Zoll): atmosphärischer Druck, US-Instrumentierung.
• inH₂O (≈ 249 Pa pro Zoll): HVAC — für sehr kleine Druckdifferenzen in Lüftungskanälen (typischerweise 0,1 bis 10 inH₂O), wo Pa zu Hunderten von Pa führen würde und bar völlig unangemessen wäre.

Warum existieren so viele Einheiten nebeneinander?

Jede Disziplin hat diejenige Einheit gewählt, deren typische Werte in einem praktischen Bereich liegen — also zwischen 1 und 10 000, ohne lästige Nullen.

Relativ- vs. Absolutdruck: die entscheidende Unterscheidung

Industrielle Messgeräte zeigen fast immer den Relativdruck (gauge) — bezogen auf den lokalen Atmosphärendruck. Wenn man „4 bar” auf einem Manometer abliest, beträgt der Absolutdruck im System tatsächlich 4 + 1,013 ≈ 5,013 bar absolut.

• barg / psig: gauge (relativ) — was Manometer anzeigen
• bara / psia: absolut — was thermodynamische Berechnungen verwenden (ideales Gas usw.)

Diese beiden zu verwechseln ist eine klassische Fehlerquelle bei Auslegung und Durchflussberechnung.