Conversione da Terapascal a Chilolibbre per pollice quadrato

Informazioni sul Terapascal (TPa)

Il terapascal è un’unità di pressione pari a mille gigapascal, scritto TPa. Sono dieci milioni di bar. Nulla di ciò che gli ingegneri costruiscono lavora a questa pressione, e l’unità appartiene piuttosto a due angoli assai distinti della scienza: la rigidezza dei materiali più tenaci conosciuti e l’interno dei pianeti grandi.

Le nanostrutture di carbonio l’hanno messa sulla carta. Un nanotubo di carbonio a parete singola ha un modulo di Young vicino a un terapascal, e un foglio di grafene altrettanto, il che ne fa i materiali più rigidi mai misurati rispetto al loro peso. Il diamante, a lungo il riferimento, si colloca a 1,2 terapascal. Quelle tre cifre sono la ragione per cui l’unità compare del tutto nella scienza dei materiali.

La rigidezza a questo livello non è la stessa cosa della resistenza. Un nanotubo si oppone enormemente all’allungamento, ma una fibra reale fatta di molti di essi cede a una tensione assai più bassa, perché i tubi scivolano l’uno sull’altro. Confondere un modulo di un terapascal con una resistenza a rottura di un terapascal è uno degli errori più comuni nei racconti divulgativi su questi materiali.

L’interno dei pianeti raggiunge pressioni di terapascal autentiche. Il centro di Giove è stimato a tre o quattro terapascal, e i nuclei di giganti gassosi più grandi oltre. In tali condizioni l’idrogeno si comporta come un metallo, ed è ciò che genera il campo magnetico del pianeta, sicché l’unità descrive uno stato della materia e non un carico su una struttura.

I laboratori vi arrivano ormai per brevi istanti. La compressione d’urto guidata da laser e le tecniche magnetiche impulsive spingono i campioni nella gamma del terapascal per nanosecondi, abbastanza a lungo da registrare come rispondano densità e struttura di un materiale. Quegli esperimenti sono l’unica prova diretta disponibile sulla materia nelle condizioni dell’interno dei pianeti giganti.

Per dare la scala, un terapascal è dieci milioni di volte la pressione atmosferica e circa tre volte la pressione al centro della Terra. Il numero smette di essere qualcosa che una persona possa sentire e diventa la descrizione di ciò che fanno gli atomi quando li si stringe abbastanza da cambiarne la chimica.

Un terapascal equivale a 1 000 000 000 000 di pascal, a 1000 gigapascal, a 10 000 000 di bar o a circa 145 milioni di 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.