Conversione da Nanopascal a Libbre per pollice 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 Libbra per pollice quadrato (psi)

La libbra per pollice quadrato è un’unità di pressione pari a 6894,76 pascal. Il suo simbolo è psi. È la forza di una libbra distribuita su un pollice quadrato, ed è l’unità di pressione di lavoro degli Stati Uniti e di moltissime apparecchiature vendute in tutto il mondo, perché gran parte delle macchine oleodinamiche e pneumatiche è progettata secondo specifiche americane.

La sua comparsa più familiare è sugli pneumatici. Un’auto si gonfia fra 30 e 35 libbre per pollice quadrato, uno pneumatico da bicicletta a 80 o più, e un camion pesante attorno a 100. Poiché pressione e impronta a terra reggono insieme il veicolo, una piccola variazione della cifra cambia tenuta, consumo e durata dello pneumatico, ed è per questo che è stampata dentro la portiera di ogni automobile.

Gli impianti in pressione usano la stessa scala. Una linea d’aria d’officina corre a 90 o 120 libbre per pollice quadrato, l’acqua di casa arriva a 40 o 80, le macchine oleodinamiche lavorano attorno a 3000, e una bombola da immersione piena ne tiene 3000 o più. La comoda coincidenza è che la pressione atmosferica è di 14,7 libbre per pollice quadrato, sicché una lettura di 30 significa all’incirca tre volte l’atmosferica in termini assoluti.

Quella distinzione assoluta è scritta nel simbolo stesso. I tecnici scrivono psig per la pressione relativa, misurata sopra l’aria circostante, e psia per quella assoluta, misurata dal vuoto. Uno pneumatico a 32 psig sta a 46,7 psia, e confondere le due in un calcolo di quantità di gas o di resistenza di un recipiente produce un errore di un’atmosfera, che alle basse pressioni è quasi tutta la risposta.

L’aviazione la usa per il differenziale di cabina. Un aereo di linea mantiene in crociera una differenza di pressione di circa otto o nove libbre per pollice quadrato fra cabina e aria esterna, e la fusoliera è progettata e provata a fatica contro quel carico ripetuto. Quella cifra fissa la quota effettiva di cabina e quindi come si sentano i passeggeri al termine di un volo lungo.

La conversione al metrico è esatta ma poco memorabile, poiché una libbra per pollice quadrato è 6894,76 pascal. Le due regole da portarsi appresso sono che un bar è circa 14,5 libbre per pollice quadrato e che una libbra per pollice quadrato è circa sette chilopascal; entrambe bastano per valutare un manometro e nessuna basta per un calcolo di progetto.

Una libbra per pollice quadrato equivale a 6894,76 pascal, a circa 0,0689 bar, a circa 6,89 chilopascal o a circa 0,068 atmosfere.