Conversione da Gigapascal a Megalibbre 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 Megalibbra per pollice quadrato (Mpsi)

La megalibbra per pollice quadrato è un’unità di pressione pari a un milione di libbre per pollice quadrato, ossia 6,895 gigapascal. Il suo simbolo è Mpsi. Nulla lavora a questa pressione; l’unità esiste unicamente per esprimere il modulo elastico, la grandezza che descrive quanto sia rigido un materiale e non quanto sia resistente.

Due cifre in essa sono mandate a memoria da ogni ingegnere meccanico americano. L’acciaio ha un modulo di Young di 29 milioni di libbre per pollice quadrato e l’alluminio di 10 milioni, e quel rapporto di circa tre a uno governa il comportamento di entrambi in qualsiasi struttura. Un pezzo d’acciaio e uno d’alluminio di forma identica e di identica resistenza non si deformeranno allo stesso modo, e la differenza è esattamente quel fattore.

Gli altri metalli comuni si dispongono attorno. Il titanio si colloca su circa 16,5 milioni di libbre per pollice quadrato, il rame su 17, il magnesio su 6,5, e la ghisa fra 12 e 20 secondo la qualità. Poiché il modulo cambia a stento con il trattamento termico o con la lega all’interno di una famiglia metallica, queste cifre sono assai più stabili di quelle di resistenza e ci si può fidare di esse fra qualità diverse.

È nei compositi che l’unità svolge il lavoro più interessante. La fibra di carbonio standard raggiunge circa 33 milioni di libbre per pollice quadrato lungo la fibra, le qualità ad alto modulo da 55 a 85, e la fibra di vetro solo circa 10, come l’alluminio. Poiché un laminato composito ha un modulo diverso in ogni direzione, chi progetta lavora con un insieme di valori e non con uno solo, e l’unità compare più volte su una stessa scheda tecnica.

Il suo equivalente metrico è il gigapascal, e la conversione è 6,895 gigapascal per megalibbra e pollice quadrato. L’acciaio a 29 milioni di libbre per pollice quadrato è 200 gigapascal, e l’alluminio a 10 milioni è 69, che sono anche le due cifre di rigidezza più citate nell’ingegneria metrica. Le due tradizioni descrivono esattamente gli stessi materiali.

Distinguere il modulo dalla resistenza conta qui più che altrove. Un acciaio con modulo di 29 milioni di libbre per pollice quadrato può snervare a 50 mila, una differenza di quasi seicento volte, e le due proprietà sono indipendenti: un trattamento termico può raddoppiare la resistenza di un acciaio lasciandone intatta la rigidezza.

Una megalibbra per pollice quadrato equivale a 1 000 000 di libbre per pollice quadrato, a circa 6,895 gigapascal, a circa 68 950 bar o a 1000 chilolibbre per pollice quadrato.