Conversione da Gigapascal a Chilolibbre per pollice quadrato

Informazioni sul Gigapascal (GPa)

Il gigapascal è un’unità di pressione pari a un miliardo di pascal, scritto GPa. Sono mille megapascal e diecimila bar. È l’unità in cui la scienza dei materiali indica la rigidezza anziché la resistenza, e in cui si descrivono le pressioni all’interno dei pianeti e nei laboratori ad alta pressione.

Il modulo elastico ne è l’uso principale. L’acciaio ha un modulo di Young di circa 200 gigapascal, il rame 117, l’alluminio 70, il vetro comune 70, il calcestruzzo attorno a 30, il legno lungo la fibra da 10 a 15, e la gomma meno di un decimo di uno. Quelle cifre descrivono quanto un materiale si allunga sotto carico, non quando si rompe, e spiegano perché una trave d’acciaio della stessa resistenza di una d’alluminio si infletta comunque meno.

Il diamante segna la cima della scala ordinaria. Il suo modulo di circa 1200 gigapascal è il più alto di ogni materiale naturale, ed è per questo che se ne fanno incudini per il lavoro ad alta pressione: nient’altro riesce a spingere così forte senza deformarsi per primo. Il diamante sintetico si produce industrialmente a circa cinque gigapascal e ad alta temperatura, in presse costruite apposta per reggere quella pressione.

L’interno della Terra si descrive nella stessa unità. La pressione alla base della crosta si aggira su un gigapascal, al confine fra mantello e nucleo su circa 136, e al centro del pianeta su circa 360. Le celle a incudine di diamante di laboratorio raggiungono oggi e superano il valore centrale, il che permette di studiare direttamente il comportamento del ferro e dei silicati in condizioni planetarie anziché dedurlo.

Per contrasto, il punto più profondo dell’oceano esercita solo circa 0,11 gigapascal. Quel paragone merita di essere serbato, perché mostra quanto le pressioni geologiche superino tutto ciò che riguarda l’acqua: il fondo della Fossa delle Marianne è un millesimo della pressione al centro della Terra.

Sotto il gigapascal il megapascal descrive la resistenza, e sopra resta poco oltre alla fisica stellare e teorica. Il terapascal compare soprattutto nel modulo elastico dei nanotubi di carbonio e all’interno dei pianeti giganti, sicché il gigapascal è di fatto il soffitto dell’intervallo in cui lavorano laboratori e ingegneri.

Un gigapascal equivale a 1 000 000 000 di pascal, a 1000 megapascal, a 10 000 bar o a circa 145 000 libbre per pollice quadrato.

Informazioni sul Chilolibbra per pollice quadrato (ksi)

La chilolibbra per pollice quadrato è un’unità di pressione pari a mille libbre per pollice quadrato, ossia 6,895 megapascal. Il suo simbolo è ksi. Non è un’unità di pressione d’uso comune ma un’unità di tensione, ed è così che l’ingegneria americana enuncia la resistenza dei materiali strutturali.

L’acciaio da costruzione vi si prescrive. La qualità a lungo nota come A36 snerva a 36 chilolibbre per pollice quadrato, e l’acciaio ad ali larghe che la sostituì come norma americana snerva a 50. Il tondino di qualità 60 snerva a 60, e i bulloni ad alta resistenza si valutano a 120 a trazione. Quei numeri sono il lessico del calcolo strutturale americano come 355 e 500 lo sono in Europa.

Il calcestruzzo usa la stessa scala verso il basso. Una miscela strutturale comune raggiunge quattro chilolibbre per pollice quadrato in compressione a ventotto giorni, le miscele ad alte prestazioni otto o più, e il valore prescritto compare sui disegni, nella formulazione e nel rapporto sul provino. Le leghe di alluminio stanno in mezzo, con una qualità trattata termicamente comune che snerva attorno a 35.

La meccanica della frattura estende l’unità in una direzione inconsueta. La tenacità a frattura si dà in chilolibbre per pollice quadrato per la radice quadrata di un pollice, un composto che sembra strano ma è dimensionalmente corretto, e descrive quanto grande possa essere una cricca che un materiale tolleri prima che si propaghi. L’equivalente metrico è il megapascal per la radice quadrata di un metro, e convertire fra i due richiede attenzione.

Il suo rapporto con il mondo metrico è semplice in linea di principio. Una chilolibbra per pollice quadrato è 6,895 megapascal, sicché un acciaio da cinquanta ksi snerva a 345 megapascal e un tondino da sessanta ksi a 414. Chi legge disegni di entrambe le tradizioni finisce per imparare quel fattore, perché i due sistemi chiamano gli stessi acciai con cifre diverse.

Il nome si legge talvolta male. Una chilolibbra è qui mille libbre di forza, non la chilolibbra di massa che nei trasporti si chiama a volte kip, e la pressione che essa nomina non ha nulla a che vedere con un peso dentro un recipiente. Leggere ksi come una tensione e non come un carico toglie la confusione.

Una chilolibbra per pollice quadrato equivale a 1000 libbre per pollice quadrato, a circa 6,895 megapascal, a circa 68,95 bar o a circa 68 atmosfere.