Conversione da Nanopascal a Newton per metro quadrato

Informazioni sul Nanopascal (nPa)

Il nanopascal è un’unità di pressione pari a un miliardesimo di pascal. Il suo simbolo è nPa. Segna l’estremo lontano della scala delle pressioni, la regione in cui l’idea di pressione come spinta su una superficie smette di servire e diventa un’affermazione su quanto poche siano le particelle presenti.

La dimora più netta dell’unità è il vuoto estremamente spinto. Il vuoto comune di laboratorio arriva ai millipascal; l’ultra alto vuoto, usato dalla fisica delle superfici e dai tubi di fascio degli acceleratori di particelle, arriva ai micropascal. Sotto si stende il vuoto estremamente spinto, in nanopascal e meno, e raggiungerlo richiede una camera a tenuta, ore di cottura a duecento gradi per cacciare il gas dal metallo stesso, e pompe che intrappolano le molecole invece di spingerle.

A quelle pressioni una camera non è vuota. Un nanopascal contiene ancora qualcosa come un quarto di milione di molecole per centimetro cubo, il che pare moltissimo finché non lo si confronta con i venticinque miliardi di miliardi che stanno nello stesso volume d’aria di una stanza. Ciò che conta non è il numero ma il libero cammino medio: una molecola viaggia ormai migliaia di chilometri prima di urtarne un’altra, sicché batte sulle pareti molto prima d’incontrare una vicina.

È proprio questo il punto. La scienza delle superfici richiede che un campione resti pulito per l’intera durata di un esperimento, e alle pressioni ordinarie una superficie appena fatta si ricopre di uno strato di gas adsorbito in circa un nanosecondo. A un nanopascal la stessa superficie resta pulita per giorni. Il vuoto non è lì per togliere aria ma per comprare tempo.

Lo spazio offre il confronto naturale. L’orbita terrestre bassa si aggira sul micropascal, ancora densa abbastanza perché l’atmosfera freni i satelliti e finisca per farli cadere. Lo spazio interplanetario si conta in nanopascal. Lo spazio interstellare sta assai più in basso, intorno al femtopascal, che nessuna pompa terrestre ha mai eguagliato: i migliori vuoti di laboratorio restano più densi dello spazio fra le stelle.

La pressione di radiazione cade in terreno simile. La luce solare su una superficie perfettamente assorbente, alla distanza della Terra, esercita circa 4,5 micropascal, e alla distanza dei pianeti esterni scende ai nanopascal. Le vele solari lavorano con questi numeri, ed è per questo che devono essere enormi e leggere per raccogliere una forza utilizzabile.

Un nanopascal equivale a 0,000000001 pascal, a 0,001 micropascal, a 1000 picopascal o a circa 0,000000000000145 libbre per pollice quadrato.

Informazioni sul Newton per metro quadrato (N/m²)

Il newton per metro quadrato è un’unità di pressione pari a un pascal. Il suo simbolo è N/m². I due non sono soltanto equivalenti ma identici: il pascal è il nome dato a questa combinazione, e prima che la Conferenza generale dei pesi e delle misure adottasse quel nome nel 1971 l’unità di pressione del Sistema internazionale non aveva alcun nome e si scriveva per esteso.

Entrambe le forme sopravvivono perché fanno lavori diversi sulla pagina. Il pascal è compatto e si legge come unità a sé stante, il che si addice a una misura. Il newton per metro quadrato mostra le proprie dimensioni, il che si addice a un calcolo, perché rende visibile che moltiplicare per un’area in metri quadrati darà una forza in newton.

L’ingegneria strutturale si appoggia di continuo su quella seconda proprietà. I carichi d’esercizio si prescrivono in chilonewton per metro quadrato, con circa 1,5 per un’abitazione, 3 per un ufficio e 5 per un locale di riunione, e moltiplicare quella cifra per la superficie dà direttamente il carico in chilonewton che le travi devono portare. Scritti in chilopascal, gli stessi numeri sarebbero corretti ma nasconderebbero il passaggio.

Neve e vento seguono la stessa convenzione. Il carico di neve si dà in chilonewton per metro quadrato, da qualche decimo in clima mite a parecchi in montagna, e la pressione del vento su una facciata allo stesso modo. Poiché quei carichi si combinano con il peso proprio, che è per natura una forza, tenere tutto in newton evita di dover convertire alcunché.

La costruzione si ripete un prefisso più in basso. Un newton per millimetro quadrato è esattamente un megapascal, ed è per questo che le resistenze dei materiali compaiono sui disegni come N/mm² tanto spesso quanto MPa. Lo schema merita di essere riconosciuto: ogni volta che un documento scrive una forza su un’area anziché nominare un’unità di pressione, è perché chi scrive si aspetta che chi legge moltiplichi.

Null’altro distingue le due forme. Qualsiasi valore in newton per metro quadrato si può scrivere in pascal senza cambiamento, e qualunque tabella di conversione le tratta come una sola voce. La scelta dipende da ciò a cui il numero sta per servire.

Un newton per metro quadrato equivale a 1 pascal, a 0,01 millibar, a 0,00001 bar o a circa 0,000145 libbre per pollice quadrato.