Umrechnung von Nanopascal in Megapascal

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.

Informationen über Megapascal (MPa)

Das Megapascal ist eine Druckeinheit von einer Million Pascal, geschrieben MPa. Es sind zehn Bar, und es ist genau ein Newton je Quadratmillimeter. Diese letzte Gleichheit erklärt die Vorherrschaft der Einheit in der Technik: Eine aus einer Kraft in Newton und einer Fläche in Quadratmillimetern berechnete Spannung kommt ohne jede Umrechnung in Megapascal heraus.

Die Werkstofffestigkeit wird nahezu ausnahmslos darin angegeben. Ein gebräuchlicher Baustahl fließt bei 355 Megapascal, hochfeste legierte Stähle über tausend, Aluminiumlegierungen zwischen 200 und 500 und Konstruktionsbeton bei 25 bis 50 unter Druck. Da eben diese Zahlen mit einer berechneten Spannung verglichen werden, ist das Megapascal die Einheit, in der der größte Teil der gebauten Welt festgelegt wird.

Tragwerkspläne schreiben häufig N/mm², und beides ist dasselbe. Manche nationalen Regelwerke bevorzugen die eine Form, andere die andere, doch ein Blech mit der Angabe 355 N/mm² und eines mit 355 MPa tragen denselben Stahl. Zu wissen, dass es eine einzige Einheit ist, beseitigt, was wie ein Widerspruch zwischen Plänen verschiedener Länder aussieht.

Auch die Hydraulik arbeitet bei diesen Drücken. Baumaschinen laufen bei zwanzig bis fünfunddreißig Megapascal, Industriepressen höher, und das Wasserstrahlschneiden erreicht vierhundert, ein Druck, bei dem ein Wasserfaden von Bruchteilen eines Millimeters Stahl trennt. Druckbehälter, Rohrleitungen und Wasserstoffspeicher werden sämtlich gegen Zahlen dieses Bereichs ausgelegt und geprüft.

Oberhalb des Megapascals übernimmt das Gigapascal für die Steifigkeit statt für die Festigkeit. Der Elastizitätsmodul von Stahl beträgt etwa 200 Gigapascal, von Aluminium 70 und von Beton 30, und diese Zahlen beschreiben, wie stark sich ein Werkstoff verformt, nicht wann er bricht. Festigkeit in Megapascal und Steifigkeit in Gigapascal zu halten ist eine Übereinkunft, die beide auf einen Blick unterscheidbar macht.

Zur Umrechnung: Ein Megapascal sind zehn Bar, 145 Pfund je Quadratzoll und knapp zehn Atmosphären. Der letzte Vergleich lohnt das Behalten: Ein Druck von einem Megapascal ist etwa das Zehnfache dessen, was die Luft draußen ausübt, und das rückt selbst bescheidene industrielle Drücke in eine brauchbare menschliche Perspektive.

Ein Megapascal entspricht 1 000 000 Pascal, 10 Bar, 1 Newton je Quadratmillimeter oder rund 145 Pfund je Quadratzoll.