Conversion de Atmosphères en Térapascals

Informations sur le Atmosphère (atm)

L’atmosphère est une unité de pression définie comme valant exactement 101 325 pascals. Son symbole est atm. Ce n’est pas une mesure de l’air en un lieu ni à un instant particuliers, mais une valeur de référence fixe, choisie en 1954 par la Conférence générale des poids et mesures pour se tenir près de la pression moyenne au niveau de la mer aux latitudes tempérées.

Son utilité est de transformer une pression en un rapport. Dire qu’un récipient contient du gaz à six atmosphères dit aussitôt que la pression intérieure vaut six fois celle du dehors, et c’est ce fait qui détermine si un récipient éclatera, combien de gaz il contient et à quelle vitesse il se videra. Aucune autre unité de pression ne porte ce sens dans le chiffre lui-même.

La chimie a bâti son premier cadre sur elle. Les lois des gaz s’écrivaient avec des pressions en atmosphères, la constante des gaz avait une valeur taillée pour les litres et les atmosphères, et les conditions normales de tabulation des données thermodynamiques se définissaient à une atmosphère. En 1982 l’Union internationale de chimie pure et appliquée a fixé l’état standard à exactement un bar : les tables modernes emploient donc le bar et les anciennes l’atmosphère, et cet écart de 1,3 pour cent compte dans un travail soigné.

La plongée et la médecine hyperbare comptent encore avec elle. La pression sous l’eau se décrit en atmosphères absolues, un plongeur à trente mètres en subissant environ quatre, et l’oxygénothérapie hyperbare se délivre à deux ou trois atmosphères absolues dans un caisson étanche. Comme le volume d’un gaz et son absorption par le corps varient tous deux avec la pression absolue, l’unité accomplit un vrai travail physiologique et ne se borne pas à rapporter une lecture.

L’atmosphère fixe en outre les anciennes échelles au mercure. Une atmosphère vaut exactement 760 millimètres de mercure par définition, ce qui rattache le torr et le millimètre de mercure au système métrique ; elle vaut aussi 29,92 pouces de mercure, le calage qu’un pilote américain affiche comme standard sur son altimètre.

Une unité apparentée, l’atmosphère technique d’un kilogramme-force par centimètre carré, est voisine sans être égale, à 98 066,5 pascals. Des documents du Japon, de Corée et d’Europe orientale l’emploient parfois, et prendre l’une pour l’autre introduit une erreur d’environ trois pour cent.

Une atmosphère équivaut à 101 325 pascals, à 1,01325 bar, à 760 millimètres de mercure ou à environ 14,696 livres par pouce carré.

Informations sur le Térapascal (TPa)

Le térapascal est une unité de pression valant mille gigapascals, noté TPa. C’est dix millions de bars. Rien de ce que bâtissent les ingénieurs ne travaille à cette pression, et l’unité appartient plutôt à deux coins bien distincts de la science : la rigidité des matériaux les plus résistants connus et l’intérieur des grandes planètes.

Les nanostructures de carbone l’ont mise sur la carte. Un nanotube de carbone monoparoi a un module de Young voisin d’un térapascal, et une feuille de graphène autant, ce qui en fait les matériaux les plus rigides jamais mesurés rapportés à leur poids. Le diamant, longtemps la référence, se place à 1,2 térapascal. Ces trois nombres expliquent que l’unité paraisse tout court en science des matériaux.

La rigidité à ce niveau n’est pas la résistance. Un nanotube s’oppose énormément à l’allongement, mais une fibre réelle faite de beaucoup d’entre eux rompt à une contrainte bien plus basse, parce que les tubes glissent les uns sur les autres. Confondre un module d’un térapascal avec une résistance à la rupture d’un térapascal est l’une des erreurs les plus fréquentes dans les récits de vulgarisation sur ces matériaux.

L’intérieur des planètes atteint de vraies pressions de térapascal. Le centre de Jupiter est estimé à trois ou quatre térapascals, et le cœur de géantes gazeuses plus grosses au-delà. Dans de telles conditions l’hydrogène se comporte comme un métal, et c’est ce qui engendre le champ magnétique de la planète : l’unité décrit donc un état de la matière et non une charge sur une structure.

Les laboratoires y parviennent désormais brièvement. La compression par choc entraînée par laser et les techniques magnétiques pulsées portent des échantillons dans la gamme du térapascal pendant quelques nanosecondes, assez longtemps pour enregistrer comment la masse volumique et la structure d’un matériau réagissent. Ces expériences sont la seule preuve directe dont on dispose sur la matière dans les conditions du cœur des planètes géantes.

Pour l’ordre de grandeur, un térapascal vaut dix millions de fois la pression atmosphérique et environ trois fois la pression au centre de la Terre. Le nombre cesse d’être quelque chose qu’une personne puisse sentir et devient la description de ce que font les atomes quand on les serre assez pour changer leur chimie.

Un térapascal équivaut à 1 000 000 000 000 de pascals, à 1000 gigapascals, à 10 000 000 de bars ou à environ 145 millions de livres par pouce carré.