Umrechnung von Nanopascal in Newton pro Quadratmeter

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 Newton pro Quadratmeter (N/m²)

Das Newton je Quadratmeter ist eine Druckeinheit von einem Pascal. Ihr Zeichen ist N/m². Beide sind nicht bloß gleichwertig, sondern gleich: Das Pascal ist der Name, den man dieser Verbindung gab, und ehe die Generalkonferenz für Maß und Gewicht diesen Namen 1971 annahm, hatte die SI-Einheit des Drucks überhaupt keinen Namen und wurde ausgeschrieben.

Beide Formen überleben, weil sie auf dem Papier Verschiedenes leisten. Das Pascal ist knapp und liest sich als eigenständige Einheit, was zu einer Messung passt. Das Newton je Quadratmeter zeigt seine Dimensionen, was zu einer Rechnung passt, denn es macht sichtbar, dass die Multiplikation mit einer Fläche in Quadratmetern eine Kraft in Newton ergibt.

Der Tragwerksentwurf stützt sich unablässig auf diese zweite Eigenschaft. Nutzlasten werden in Kilonewton je Quadratmeter festgelegt, mit etwa 1,5 für eine Wohnung, 3 für ein Büro und 5 für einen Versammlungsraum, und diese Zahl mit der Fläche malzunehmen ergibt unmittelbar die Last in Kilonewton, die die Träger aufnehmen müssen. Als Kilopascal geschrieben wären dieselben Zahlen richtig, verbärgen aber den Schritt.

Schnee und Wind folgen derselben Übereinkunft. Die Schneelast steht in Kilonewton je Quadratmeter, von einigen Zehnteln in mildem Klima bis zu mehreren im Gebirge, und der Winddruck auf eine Fassade ebenso. Da diese Lasten mit dem Eigengewicht zusammengefasst werden, das von Natur aus eine Kraft ist, erspart es jede Umrechnung, alles in Newton zu halten.

Die Bildung wiederholt sich einen Vorsatz tiefer. Ein Newton je Quadratmillimeter ist genau ein Megapascal, und deshalb erscheinen Werkstofffestigkeiten auf Plänen ebenso oft als N/mm² wie als MPa. Das Muster lohnt das Erkennen: Wo ein Schriftstück Kraft über Fläche schreibt, statt eine Druckeinheit zu nennen, erwartet die schreibende Seite, dass gerechnet wird.

Sonst unterscheidet nichts die beiden Formen. Jeder Wert in Newton je Quadratmeter lässt sich unverändert als Pascal schreiben, und jede Umrechnungstabelle führt sie als einen Eintrag. Die Wahl richtet sich danach, wozu die Zahl gleich gebraucht wird.

Ein Newton je Quadratmeter entspricht 1 Pascal, 0,01 Millibar, 0,00001 Bar oder rund 0,000145 Pfund je Quadratzoll.