Conversion de Newtons par mètre carré en Térapascals

Informations sur le Newton par mètre carré (N/m²)

Le newton par mètre carré est une unité de pression valant un pascal. Son symbole est N/m². Les deux ne sont pas seulement équivalents mais identiques : le pascal est le nom donné à cette combinaison, et avant que la Conférence générale des poids et mesures n’adopte ce nom en 1971, l’unité de pression du Système international n’avait pas de nom du tout et s’écrivait en toutes lettres.

Les deux formes survivent parce qu’elles accomplissent des tâches différentes sur la page. Le pascal est compact et se lit comme une unité à part entière, ce qui convient à une mesure. Le newton par mètre carré montre ses dimensions, ce qui convient à un calcul, car il rend visible que multiplier par une aire en mètres carrés donnera une force en newtons.

Le calcul des structures s’appuie sans cesse sur cette seconde propriété. Les charges d’exploitation se prescrivent en kilonewtons par mètre carré, avec environ 1,5 pour un logement, 3 pour un bureau et 5 pour un lieu de rassemblement, et multiplier ce chiffre par la surface donne directement la charge en kilonewtons que les poutres doivent porter. Écrits en kilopascals, les mêmes nombres seraient justes mais cacheraient l’étape.

La neige et le vent suivent la même convention. La charge de neige se donne en kilonewtons par mètre carré, de quelques dixièmes en climat doux à plusieurs en montagne, et la pression du vent sur une façade de même. Comme ces charges se combinent au poids propre, qui est naturellement une force, tout garder en newtons dispense de convertir quoi que ce soit.

La construction se répète un préfixe plus bas. Un newton par millimètre carré vaut exactement un mégapascal, et c’est pourquoi les résistances des matériaux paraissent sur les plans en N/mm² aussi souvent qu’en MPa. Le schéma mérite d’être reconnu : chaque fois qu’un document écrit une force sur une aire au lieu de nommer une unité de pression, c’est que l’auteur attend du lecteur qu’il multiplie.

Rien d’autre ne distingue les deux formes. Toute valeur en newtons par mètre carré s’écrit en pascals sans changement, et toute table de conversion les traite comme une seule entrée. Le choix relève de ce à quoi le nombre va servir.

Un newton par mètre carré équivaut à 1 pascal, à 0,01 millibar, à 0,00001 bar ou à environ 0,000145 livre 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.