Umrechnung von Millipascal in Nanopascal

Informationen über Millipascal (mPa)

Das Millipascal ist eine Druckeinheit von einem Tausendstel Pascal. Sein Zeichen ist mPa. Das Pascal ist bereits eine sehr kleine Einheit — es ist der Druck eines auf einem Tisch liegenden Blattes Papier —, ein Tausendstel davon ist also kleiner als fast jeder Druck, dem ein Mensch begegnet. Es überlebt, weil zwei Fächer wirklich in dieser Größenordnung arbeiten: die Akustik und die Zähigkeit.

Schall ist eine Druckwelle, und die auftretenden Drücke sind winzig. Ein gewöhnliches Gespräch trägt in einem Meter Entfernung einen Schalldruck von etwa 20 Millipascal. Ein Flüstern liegt näher bei 2, und die Hörschwelle, der leiseste Laut, den ein gesundes junges Ohr wahrnimmt, sind 0,02 Millipascal, also 20 Mikropascal. Ein lautes Rockkonzert erreicht einige Pascal. Der ganze nutzbare Bereich des menschlichen Gehörs liegt somit zwischen einem Hundertstel Millipascal und einigen Tausend davon.

Deshalb wird Schall in Dezibel angegeben und nicht in Druckeinheiten. Ein Bereich über den Faktor eine Million ist in linearen Zahlen unhandlich, also nimmt die Akustik den Logarithmus und verankert ihn an der Hörschwelle. Doch das Dezibel ist überhaupt keine Druckeinheit: Hinter jeder Dezibelangabe steht ein Druck in Pascal oder Millipascal, und die Prüfmittel werden in diesen wirklichen Einheiten abgeglichen.

Der zweite Gebrauch ist seltsamer, denn er betrifft gar keinen Druck. Die dynamische Zähigkeit wird in Pascalsekunden gemessen, und fast jede Flüssigkeit, die zählt, fällt in den Bereich der Millipascalsekunde. Wasser bei Zimmerwärme ist für praktische Zwecke genau 1 mPa·s. Das entspricht zufällig einem Centipoise des älteren CGS-Systems, sodass der Wechsel zum SI jede Zähigkeitstabelle zahlenmäßig unverändert ließ; darum setzte sich die Millipascalsekunde dort durch, wo das Millipascal allein es nicht tat.

Mit dieser Skala in der Hand werden die Zahlen lesbar. Benzin liegt bei etwa 0,6 mPa·s, Olivenöl bei 80, Honig bei mehreren Tausend und Glycerin bei rund 1400. Blutplasma liegt bei etwa 1,3 und Vollblut eher bei 4, was mit ein Grund ist, weshalb sich Blutströmung schwerer nachrechnen lässt als Wasserströmung.

Für den Druck selbst erscheint das Millipascal außerhalb der Akustik in der Vakuumtechnik und in den behutsamsten Labormessungen: den Druckunterschieden, die eine langsame Gasströmung treiben, oder dem Restdruck einer scharf abgepumpten Kammer. Dort sind die Nachbareinheiten das Mikropascal darunter und das Pascal darüber.

Ein Millipascal entspricht 0,001 Pascal, tausend Mikropascal, 0,00001 Millibar oder rund 0,000000145 Pfund je Quadratzoll.

Informationen über Nanopascal (nPa)

Das Nanopascal ist eine Druckeinheit von einem Milliardstel Pascal. Sein Zeichen ist nPa. Es markiert das ferne Ende der Druckskala, jenen Bereich, in dem der Gedanke des Drucks als Schub auf eine Fläche seinen Nutzen verliert und zu einer Aussage darüber wird, wie wenige Teilchen vorhanden sind.

Die deutlichste Heimat der Einheit ist das extrem hohe Vakuum. Gewöhnliches Laborvakuum reicht bis zu Millipascal; das Ultrahochvakuum, in der Oberflächenphysik und in den Strahlrohren der Teilchenbeschleuniger gebraucht, reicht bis zu Mikropascal. Darunter liegt das extrem hohe Vakuum bei Nanopascal und tiefer, und es zu erreichen verlangt eine dichte Kammer, stundenlanges Ausheizen bei zweihundert Grad, um Gas aus dem Metall selbst zu treiben, und Pumpen, die Moleküle einfangen statt sie zu schieben.

Bei solchen Drücken ist eine Kammer nicht leer. Ein Nanopascal enthält immer noch etwa eine Viertelmillion Moleküle je Kubikzentimeter, was sehr viel klingt, bis man es mit den fünfundzwanzig Trillionen im selben Rauminhalt Zimmerluft vergleicht. Nicht die Zahl zählt, sondern die mittlere freie Weglänge: Ein Molekül legt nun Tausende Kilometer zurück, bevor es auf ein anderes trifft, und schlägt daher längst an die Wand, ehe es einen Nachbarn findet.

Genau darum geht es. Die Oberflächenforschung braucht eine Probe, die für die Dauer eines Versuchs sauber bleibt, und bei gewöhnlichem Druck bedeckt sich eine frische Fläche in etwa einer Nanosekunde mit einer Schicht angelagerten Gases. Bei einem Nanopascal bleibt dieselbe Fläche tagelang sauber. Das Vakuum ist nicht da, um Luft zu entfernen, sondern um Zeit zu erkaufen.

Der Weltraum liefert den natürlichen Vergleich. Die niedrige Erdumlaufbahn liegt bei etwa einem Mikropascal, noch dicht genug, dass die Lufthülle Satelliten bremst und sie schließlich herabzieht. Der interplanetare Raum zählt in Nanopascal. Der interstellare Raum liegt weit tiefer, bei etwa einem Femtopascal, das keine irdische Pumpe je erreicht hat: Die besten Laborvakua sind noch immer dichter als der Raum zwischen den Sternen.

Der Strahlungsdruck landet in ähnlichem Gebiet. Sonnenlicht auf einer vollkommen aufnehmenden Fläche übt im Erdabstand etwa 4,5 Mikropascal aus, und im Abstand der äußeren Planeten sinkt er auf Nanopascal. Sonnensegel arbeiten mit diesen Zahlen, weshalb sie riesig und leicht sein müssen, um eine brauchbare Kraft zu sammeln.

Ein Nanopascal entspricht 0,000000001 Pascal, 0,001 Mikropascal, 1000 Pikopascal oder rund 0,000000000000145 Pfund je Quadratzoll.