Conversion de Pascals en Gigapascals

Informations sur le Pascal (Pa)

Le pascal est l’unité de pression du Système international, notée Pa. Il se définit comme un newton de force réparti sur un mètre carré, et il porte le nom de Blaise Pascal, dont les expériences au baromètre dans les années 1640 établirent que l’air pèse et que sa pression décroît avec l’altitude. La Conférence générale des poids et mesures adopta ce nom en 1971.

C’est une unité remarquablement petite. La pression atmosphérique au niveau de la mer vaut 101 325 pascals : la pression sous laquelle chacun vit est donc un nombre à six chiffres, et presque tout emploi pratique de l’unité porte de ce fait un préfixe. Cette gêne n’est pas un défaut de conception mais une conséquence de la cohérence : le newton et le mètre carré ont été fixés d’abord, et le pascal est ce qui sort de la division de l’un par l’autre.

L’acoustique est le domaine où les pascals nus deviennent naturels. La pression de référence de l’échelle des décibels vaut vingt micropascals, pris comme le son le plus faible qu’une oreille jeune et saine puisse détecter, et une conversation ordinaire tourne autour de 0,02 pascal de pression acoustique. Le seuil de douleur se situe vers 63 pascals : toute l’étendue de l’audition humaine couvre donc environ six ordres de grandeur dans cette unité.

Les objets courants donnent le sens de l’échelle. Une feuille de papier de bureau posée à plat presse la table d’environ 0,8 pascal. Une brise légère exerce quelques pascals sur un mur, et l’écart de pression qui entraîne la ventilation d’un bâtiment se situe d’ordinaire entre dix et cinquante. Tout ce qu’une personne ressent comme une force se compte déjà en milliers.

Les formes préfixées portent le vrai travail. La météorologie emploie des hectopascals, numériquement identiques aux anciens millibars, si bien qu’une lecture de 1013 dans un bulletin n’a rien demandé de neuf. L’ingénierie emploie le kilopascal pour les pressions de pneus et de fluides, et la science des matériaux le mégapascal et le gigapascal pour la résistance et la rigidité, un mégapascal valant un newton par millimètre carré.

Le pascal paraît aussi partout où l’on parle d’une contrainte et non d’une pression, les deux ayant les mêmes dimensions. Module de Young, limite d’élasticité et contrainte de cisaillement se donnent tous en pascals ou en leurs multiples, et c’est pourquoi une seule unité couvre la pression d’un pneu et la rigidité de l’acier.

Un pascal équivaut à 1 newton par mètre carré, à 0,01 millibar, à environ 0,0000099 atmosphère ou à environ 0,000145 livre par pouce carré.

Informations sur le Gigapascal (GPa)

Le gigapascal est une unité de pression valant un milliard de pascals, noté GPa. C’est mille mégapascals et dix mille bars. C’est l’unité dans laquelle la science des matériaux exprime la rigidité et non la résistance, et dans laquelle se décrivent les pressions à l’intérieur des planètes et dans les laboratoires de haute pression.

Le module d’élasticité en est l’usage principal. L’acier a un module de Young d’environ 200 gigapascals, le cuivre 117, l’aluminium 70, le verre ordinaire 70, le béton autour de 30, le bois dans le fil de 10 à 15, et le caoutchouc moins d’un dixième de un. Ces chiffres décrivent de combien un matériau s’allonge sous charge, non le moment où il rompt, et ils expliquent pourquoi une poutre d’acier de même résistance qu’une poutre d’aluminium fléchit moins.

Le diamant marque le sommet de l’échelle ordinaire. Son module d’environ 1200 gigapascals est le plus élevé de tout matériau naturel, et c’est pourquoi on en fait des enclumes pour le travail à haute pression : rien d’autre ne peut pousser aussi fort sans se déformer d’abord. Le diamant de synthèse se fabrique industriellement vers cinq gigapascals et à haute température, dans des presses construites exprès pour tenir cette pression.

L’intérieur de la Terre se décrit dans la même unité. La pression à la base de la croûte avoisine un gigapascal, à la limite entre manteau et noyau environ 136, et au centre de la planète quelque 360. Les cellules à enclumes de diamant atteignent et dépassent aujourd’hui la valeur centrale, ce qui permet d’étudier directement le comportement du fer et des silicates dans les conditions planétaires plutôt que de l’inférer.

Par contraste, le point le plus profond de l’océan n’exerce qu’environ 0,11 gigapascal. Cette comparaison mérite d’être gardée, car elle montre combien les pressions géologiques dépassent tout ce qui touche à l’eau : le fond de la fosse des Mariannes vaut un millième de la pression au centre de la Terre.

Sous le gigapascal, le mégapascal décrit la résistance ; au-dessus, il ne reste guère que la physique stellaire et théorique. Le térapascal paraît surtout dans le module d’élasticité des nanotubes de carbone et à l’intérieur des planètes géantes : le gigapascal est donc en pratique le plafond de la plage où travaillent laboratoires et ingénieurs.

Un gigapascal équivaut à 1 000 000 000 de pascals, à 1000 mégapascals, à 10 000 bars ou à environ 145 000 livres par pouce carré.