| 本帖最后由 致高致远 于 2024-2-15 19:13 编辑 每个骑自行车的人，不论你是长途骑行还是短途骑行，都会遇到车胎气压不足，需要用气筒打气，也会碰到因异物扎胎或者因骑行时间长车胎老化爆裂，导致不得不将内胎或者外胎换成新胎的情形。通常情况下，轮胎上的耐压数值是补气或者换胎的依据，国外通常使用英制计量单位，而国内通常使用公制计量单位，这就带来压力和压强单位互为换算的问题。许多骑车多年的骑友，对压强不同单位之间的转换互算，未必十分了解，有时甚至有些迷惑，本帖的目的并不是简单的告诉你一个答案，而是希望通过这番解释，让你对不同的物理单位有一个基本的了解，并且文中列出具体的换算步骤，希望你仔细看过本文之后，读者能具备独立换算的能力。 无论是自行车还是汽车的轮胎或者是任何管道、容器等耐压产品，正规的压强标注单位是PSI, Kpa、Bar, 当然还有mmHg、标准大气压等，这些不同的物理单位看似眼花缭乱,其实有内在的联系和固定比例换算关系。 先来解释一下压力和压强，压力很好理解，物体受到多少力，但很难准确公正地度量你受到压力的程度，无法做横向比较，只有比较单位面积上所受到的压力才更为公平和合理。单位面积上受到的压力叫压强，只有比较压强才能衡量压力的程度。比如一个美女赤脚踩在你的双肩上，她体重100斤，你受到的压力是100斤，第二次她穿了高跟鞋，用鞋跟踩在你的双肩上，两种情况下你受到的压力都是100斤，但压强就完全不同，因鞋跟与你肩膀的接触面积比赤脚时小得多，所以后者的压强要比前者大好几倍，估计你坚持不了几秒就会因为疼痛倒下。平时我们所说的车胎压力，其实说的是压强概念而不是压力的概念，这个基本的思维要建立。 PSI是车胎上最频繁看到的三个字母，PSI英文全称为Pounds Square Inch ，每个英文单词都选第一个字母作为缩写术语，这是老外常用的做法。Pound是磅的意思，Square是平方的意思，Inch是英寸的意思，连起来的中文意思就是每平方英吋多少磅力，是英制的压强单位。 国际上标准的压强单位是Pa(帕)，帕是帕斯卡的简称，这个英文字母频繁的出现在车胎上，其代表一平方米的面积上受到的压力是1牛顿力。用牛顿作为力的单位,也是对天才的英国科学家牛顿的最好纪念,因为他发现了低速物体运动的三大定律，创立了现代高等数学的微积分，所有理工科毕业的学生，对牛顿应该是极为熟悉的，虽然他的理论迄今有三百多年了，但一直沿用至今造福人类。 另外一个单位就是KPa，这是千帕，理解了帕（Pa），自然对千帕就不再话下，放大1000倍就是了。1牛顿相当于0.102千克力，千克是质量的单位，此处需要注意千克并不是力的单位，千克力（此处关键是多了一个力字）和牛顿才是力的单位。 公斤则是我们俗称的重量单位，并不是物理学上的质量单位，所谓重量就是重力，力就要以千克力或者牛顿作为单位来表示。这个重量或者说重力在不同星球上是不一样的，地球的重力加速度是9.8米/秒2，月球的重力加速度只有地球的1/6, 一个地球上60公斤重量的人在月球上只有10公斤重，所以月球上跳高，成年人可以轻松越过2.45米的跳高世界纪录，重量的本质是地球对人的万有引力，在地球上重量60公斤的人，地球对他的引力是60公斤，反过来说这个人对地球的万有引力也是60公斤，这个问题只能就此打住，不展开了，实在是有些复杂，否则要给骑友们绕晕了 车胎上另外一个能看到的英文字母就是Max.,它是英文Maximum的缩写，中文意思是最大限度，通常与压强等数据写在一起，表示最大可允许压强的意思。如果有一车胎标注95 PSI Max,就表示车胎打气的气压压强需要控制在小于95 PSI的最大限度内，你需要选用耐受压强等级互为匹配的内胎和外胎，比如选用了95 PSI 的内胎，外胎也要选用95 PSI的，否则耐压等级高的一方只能迁就等级低的一方，这跟木桶的短板盛水理论是一个道理。 下面我把转换的计算过程详细列出来： 1Pa=1N/m2=1牛顿/平方米 1千克力≈9.80665牛顿 英制的1磅是454克，所以1磅力=0.454千克力=0.454x9.80665=4.4522191牛顿。 每英寸是25.4毫米，等于0.0254米，所以 每平方英寸=0.0254x0.0254=0.00064516平方米 将上面的1磅力数据和平方英寸数据代入下面的计算式子： 1PSI=1磅力/平方英寸=4.4522191牛顿/0.00064516平方米=6900.95牛顿/平方米≈6.9千牛顿/平方米=6.9KPa 骑友们常说的车胎1公斤压力，实际在物理术语里并不规范，翻译成比较规范的术语应该是每平方厘米受到1千克力，但是平时骑车的人说习惯了，大家也能理解。按照平时大家默认的概念和认知作换算 1公斤压力/平方厘米≈100kPa 1PSI≈6.9Kpa 所以1公斤压力/平方厘米≈100/6.9=14.49≈14.5 PSI 1PSI≈0.06896公斤力/平方厘米 还有一个常见的压强单位是Bar，有些车胎上会标记这个单位，中文读作巴 ,也是气象学上经常使用的单位，这个单位比较友好，1 Bar=100 KPa, 差不多相当于骑友们心中认为的1公斤力/平方厘米。 我们把Bar这个单位也引进来，则有如下的换算等式： 1 Bar≈1公斤压力/平方厘米≈100/6.9=14.49≈14.5PSI 1PSI≈0.06896公斤力/平方厘米≈0.06896Bar 我们贪心的很，再把大气压力引进来，希望能将这些物理单位一网打尽。1个标准大气压力≈101Kpa,所以我们又得到如下换算等式,记住这个换算等式，它在你打气、看压力表时非常有用。
1 Bar≈1个标准大气压力≈1公斤压力/平方厘米≈100Kpa≈14.5PSI 1PSI≈0.06896公斤力/平方厘米≈0.06896Bar≈0.06896标准大气压力≈6.89Kpa
上面的式子都用了约等于符号，因为相除的运算都有无限循环小数，无法除尽，所以只能用近似值，这个误差极小，上面的式子对骑友们来说精度足够。 此篇原来打算就此打住，但转念一想，参加骑行的大多数是中老年人，血压普遍比年轻人高，对自身的血压是比较关注的，索性再将毫米汞柱这个压强单位引进来。毫米汞柱多用于测量人的血压，大家熟悉的高血压的评判标准收缩压≥ 140mmHg，舒张压≥ 90mmHg，就是以水银作为媒介来衡量血液流动时，对血管壁造成的压强，之所以用水银作为媒介来测量人的血压，其实就是看中了水银的流动性和大比重，水银的比重是水的13.6倍，传统血压计采用水银可以做得很小，如果换成水作为媒介也可以制成血压计，但其长度要比现在你看到的血压计大十几倍，给携带和操作带来困难。 1个标准大气压=760 mmHg，mmHg的中文意思是毫米汞柱，一个收缩压170mmHg的高血压患者，他的血压相当于0.22Bar,或者说是0.22公斤力/平方厘米，或者说是0.22个标准大气压，或者说是3.2 PSI，或者说是22Kpa。这个高血压患者的血管压强,差不多相当于2.2米高的水柱产生的压强，如果用水制造血压计，这个用水制造的血压计至少要2.5米以上。 车胎的压力和压强绕来绕去，绕到血压上来了，这看起来十分有趣，其实底层的物理逻辑没变，都是压强，只不过用不同的单位来表示罢了，哪一天轮胎行业耐压标准换成用水银的毫米汞柱来表示，也是毫无压力的，只不过大家感觉有点怪怪的。  轮胎上有清晰的850 KPa的字样，说明该轮胎的使用耐受压强大约在8.5公斤力/平方厘米，差不多相当于8.5个标准大气压，打气时差不多打到这个数值就可以了，夏天时考虑到天气炎热，骑行时胎温上升较快，内胎气体容易膨胀导致压力上升，补气时可以低于这个压强数值0.2-0.5公斤力/平方厘米，具体尺度各位骑友可以自行掌握。胎压高，轮胎的滚阻相对较小，骑行速度相对较快和省力，但对地面颠簸过滤的能力降低，骑行时震动比较大，遇到路况不佳的路段，低的胎压反而可以增加骑行的舒适性。 这个轮胎上标有75 PSI maximum字样，说明该轮胎的最大耐受压强是75 PSI，差不多相当于5.2公斤力/平方厘米，补气时不要超过最大的压强数值。需要注意的是，这个耐压是外胎的耐压数据，内胎需要选用与之相配的同等级耐压的内胎，如果是新车，内外胎的耐压一定是匹配的，如果遇到需要更换内胎的情形，一定要选用相同耐压登级的内胎或者选用高于外胎耐压等级的内胎，如果错误选用低于外胎耐压等级的内胎，而你还在按照外胎所提示的压力补气时，内胎可能会爆裂。 这个轮胎标有90-125PSI字样，该轮胎充气时，压强控制的范围在90-125 PSI之间，大约相当于6.2公斤力/平方厘米到8.6公斤力/平方厘米之间。 |
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