Conversione da Terapascal a Megapascal

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 Megapascal (MPa)

Il megapascal è un’unità di pressione pari a un milione di pascal, scritto MPa. Sono dieci bar, ed è esattamente un newton per millimetro quadrato. Quest’ultima identità è la ragione del predominio dell’unità in ingegneria: una tensione calcolata da una forza in newton e da un’area in millimetri quadrati esce in megapascal senza alcuna conversione.

La resistenza dei materiali si esprime in esso quasi senza eccezioni. Un acciaio da costruzione comune snerva a 355 megapascal, gli acciai legati ad alta resistenza oltre mille, le leghe di alluminio fra 200 e 500, e il calcestruzzo strutturale da 25 a 50 in compressione. Poiché sono proprio quelle cifre che un progettista confronta con una tensione calcolata, il megapascal è l’unità in cui si prescrive gran parte del mondo costruito.

I disegni strutturali scrivono spesso N/mm², e le due cose sono la stessa. Alcune norme nazionali preferiscono una forma e altre l’altra, ma una lamiera marcata 355 N/mm² e una marcata 355 MPa portano acciaio identico. Sapere che si tratta di una sola unità fa sparire ciò che sembra una discordanza fra disegni di paesi diversi.

Anche l’oleodinamica lavora a queste pressioni. Le macchine da cantiere funzionano a venti o trentacinque megapascal, le presse industriali più in alto, e il taglio a getto d’acqua raggiunge quattrocento, pressione alla quale un filo d’acqua di una frazione di millimetro taglia l’acciaio. Recipienti in pressione, condotte e stoccaggio di idrogeno si progettano e si collaudano tutti rispetto a cifre di questo intervallo.

Sopra il megapascal, il gigapascal subentra per la rigidezza anziché per la resistenza. Il modulo di Young dell’acciaio è circa 200 gigapascal, quello dell’alluminio 70 e quello del calcestruzzo 30, e quelle cifre descrivono quanto un materiale si deforma, non quando si rompe. Tenere la resistenza in megapascal e la rigidezza in gigapascal è una convenzione che rende le due facili da distinguere a colpo d’occhio.

Per convertire, un megapascal è dieci bar, 145 libbre per pollice quadrato e poco meno di dieci atmosfere. Quest’ultimo paragone merita di essere tenuto: una pressione di un megapascal è circa dieci volte quella che l’aria esterna esercita, il che colloca anche pressioni industriali modeste in una prospettiva umana utile.

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