Conversione da Terapascal a Newton per metro 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 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.