Omregning fra Nanopascal til Terapascal

Information om Nanopascal (nPa)

Nanopascalen er en trykenhed på en milliarddel pascal. Symbolet er nPa. Den markerer trykskalaens fjerne ende, det område hvor tanken om tryk som et skub mod en flade holder op med at gavne og bliver et udsagn om, hvor få partikler der er.

Enhedens tydeligste hjem er det ekstremt høje vakuum. Almindeligt laboratorievakuum når millipascal; ultrahøjvakuum, som overfladefysikken og partikelacceleratorernes strålerør bruger, når mikropascal. Under det ligger det ekstremt høje vakuum ved nanopascal og lavere, og at nå dertil kræver et tæt kammer, timers udbagning ved to hundrede grader for at drive gas ud af selve metallet, og pumper der fanger molekyler i stedet for at skubbe dem.

Ved sådanne tryk er et kammer ikke tomt. En nanopascal rummer stadig omkring en kvart million molekyler pr. kubikcentimeter, hvilket lyder umådelig meget, indtil man sammenligner med de femogtyve trillioner, der findes i samme rumfang stueluft. Det, der betyder noget, er ikke antallet, men den frie middelvejlængde: et molekyle rejser nu tusinder af kilometer, før det rammer et andet, og slår derfor mod væggene længe før det møder en nabo.

Netop det er pointen. Overfladevidenskaben har brug for en prøve, der bliver ren hele forsøget igennem, og ved almindeligt tryk dækkes en frisk flade af et lag vedhæftet gas på cirka et nanosekund. Ved én nanopascal bliver den samme flade ren i dagevis. Vakuummet er ikke til for at fjerne luft, men for at købe tid.

Rummet giver den naturlige sammenligning. Lav jordbane ligger omkring én mikropascal, endnu tæt nok til at atmosfæren bremser satellitter og til sidst trækker dem ned. Rummet mellem planeterne tælles i nanopascal. Rummet mellem stjernerne ligger langt lavere, omkring én femtopascal, som ingen jordisk pumpe nogensinde har nået: de bedste laboratorievakua er stadig tættere end rummet mellem stjernerne.

Strålingstrykket lander på lignende grund. Sollys mod en fuldstændig opsugende flade udøver i jordafstand omkring 4,5 mikropascal, og i de ydre planeters afstand falder det til nanopascal. Solsejl arbejder med disse tal, og derfor må de være vældige og lette for at samle en brugbar kraft.

Én nanopascal svarer til 0,000000001 pascal, 0,001 mikropascal, 1000 pikopascal eller omkring 0,000000000000145 pund pr. kvadrattomme.

Information om Terapascal (TPa)

Terapascalen er en trykenhed på tusind gigapascal, skrevet TPa. Det er ti millioner bar. Intet af det, ingeniører bygger, arbejder ved dette tryk, og enheden hører i stedet hjemme i to helt forskellige hjørner af videnskaben: stivheden hos de stærkeste kendte materialer og de store planeters indre.

Kulstoffets nanostrukturer satte den på landkortet. Et enkeltvægget kulstofnanorør har et elasticitetsmodul nær én terapascal, og et ark grafen det samme, hvilket gør dem til de stiveste materialer, der nogensinde er målt i forhold til deres vægt. Diamanten, længe målestokken, ligger på 1,2 terapascal. De tre tal er grunden til, at enheden overhovedet optræder i materialelæren.

Stivhed på dette niveau er ikke det samme som styrke. Et nanorør modsætter sig strækning voldsomt, men en virkelig fiber lavet af mange af dem svigter ved en langt lavere spænding, fordi rørene glider forbi hinanden. At forveksle et modul på én terapascal med en brudstyrke på én terapascal hører til de mest almindelige fejl i populære fremstillinger af disse materialer.

Planeternes indre når virkelige terapascaltryk. Jupiters midte skønnes til tre eller fire terapascal, og kernerne i større gasgiganter derudover. Under sådanne vilkår opfører brint sig som et metal, og det er dette, der frembringer planetens magnetfelt, så enheden beskriver en tilstand af stof og ikke en last på en konstruktion.

Laboratorier når den nu kortvarigt. Laserdrevet chokkompression og pulserede magnetmetoder driver prøver ind i terapascalområdet i nanosekunder ad gangen, længe nok til at registrere, hvordan et materiales tæthed og struktur svarer. De forsøg er det eneste direkte belæg, der findes om stof under forholdene inde i kæmpeplaneter.

Som størrelsesorden er én terapascal ti millioner gange lufttrykket og omkring tre gange trykket i jordens midte. Tallet ophører med at være noget, et menneske kan mærke, og bliver en beskrivelse af, hvad atomer gør, når de presses så tæt sammen, at deres kemi ændrer sig.

Én terapascal svarer til 1 000 000 000 000 pascal, 1000 gigapascal, 10 000 000 bar eller cirka 145 millioner pund pr. kvadrattomme.