気圧からギガパスカルへの換算

気圧（atm）について

気圧は、ちょうど 10 万 1325 パスカル と定められた圧力の単位です。記号は atm です。どこか特定の場所や瞬間の空気を測った値ではなく、定められた基準値であり、1954 年に国際度量衡総会が、温帯の緯度における海面の平均気圧に近くなるように選びました。

その使いでは、圧力を比に変えてくれるところにあります。ある容器が 6 気圧で気体を保っていると言えば、内側の圧力は外の 6 倍だと即座に伝わります。容器が破裂するかどうか、どれだけの気体を含むか、どれくらいの速さで空になるかを決めるのは、まさにその事実です。数字そのものにこの意味を帯びた圧力の単位は、ほかにありません。

化学は初期の枠組みをこの単位のうえに築きました。気体の法則は気圧で書かれ、気体定数は リットル と気圧に合わせた値をもち、熱力学の データ を表にするときの標準状態も 1 気圧で定められていました。1982 年、国際純正・応用化学連合は標準状態をちょうど 1 バール に変えました。ですから今日の表は バール を使い、古い表は気圧を使います。この 1.3 パーセント の差は、丁寧な仕事では効いてきます。

潜水と 高気圧 医学は、いまもこの単位で数えます。水中の圧力は絶対気圧で言い表され、水深 30 メートル の潜水者はおよそ 4 気圧を受けます。高気圧 酸素療法は、密閉した室のなかで 2 から 3 絶対気圧で行われます。気体の体積も、体が気体を取り込む量も、どちらも絶対圧に比例して変わりますから、この単位はここで、読みを伝えるだけでなく本物の生理学の仕事をしているのです。

気圧はさらに、古い水銀の目盛りを固定します。1 気圧は定義により ちょうど 水銀柱 760 ミリメートル であり、これが トル と 水銀柱 ミリメートル を メートル法 に結びつけています。同時に 水銀柱 29.92 インチ でもあり、アメリカ の操縦者が高度計に標準として合わせる値です。

これに近い単位に、1 平方 センチメートル あたり 1 重量 キログラム の工学気圧があり、98 066.5 パスカル と近いものの等しくはありません。日本、韓国、東 ヨーロッパ の文書がときおりこれを使い、一方を他方と取り違えると およそ 3 パーセント の誤差が入ります。

1 気圧は、10 万 1325 パスカル、1.01325 バール、水銀柱 760 ミリメートル、あるいは およそ 14.696 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。

ギガパスカル（GPa）について

ギガパスカル は、10 億 パスカル にあたる圧力の単位で、GPa と書きます。1000 メガパスカル、1 万 バール です。材料科学が強さではなく剛性を示す単位であり、惑星の内部と高圧の実験室の圧力を言い表す単位でもあります。

おもな使い道は弾性率です。鋼の ヤング 率は およそ 200 ギガパスカル、銅は 117、アルミニウム は 70、ふつうの ガラス は 70、コンクリート は 30 前後、木材は 繊維 方向で 10 から 15、ゴム は 1 の 10 分の 1 にも達しません。これらの数は、材料がいつ壊れるかではなく、荷重のもとでどれだけ伸びるかを表します。同じ強さの鋼の 梁 が アルミニウム の 梁 より たわみ が小さい理由も、ここにあります。

ふつうの尺度の頂点を占めるのは ダイヤモンド です。その弾性率 およそ 1200 ギガパスカル は天然の材料として最高であり、だからこそ高圧の実験の 金床 に用いられます。ほかのどんな材料も、それだけ強く押す前に自分が変形してしまうのです。人造 ダイヤモンド は およそ 5 ギガパスカル と高温のもとで工業的につくられます。その圧力を保つためだけに建てられた 圧搾機 のなかでの仕事です。

地球の内部も同じ単位で語られます。地殻の底での圧力は およそ 1 ギガパスカル、マントル と 核 の境ではおよそ 136、惑星の中心ではおよそ 360 ギガパスカル です。実験室の ダイヤモンド アンビル セル は、いまや中心の値に達し、これを超えます。おかげで、惑星の内部条件のもとでの鉄と ケイ酸塩 のふるまいを、推し量るのではなく直に調べられるようになりました。

対比のために言えば、海の最深部が及ぼす圧力はわずか およそ 0.11 ギガパスカル です。この比べ方は覚えておく値打ちがあります。地質の圧力が、水にまつわるどんなものよりどれほど大きいかを示すからです。マリアナ 海溝の底は、地球の中心の圧力の 1000 分の 1 にすぎません。

ギガパスカル の下では メガパスカル が強さを言い表し、上には恒星の物理と理論のほかにはほとんど何もありません。テラパスカル が現れるのは、おもに 炭素 ナノチューブ の弾性率と、巨大惑星の内部です。ですから ギガパスカル は、実験室と技術者が働く範囲の、事実上の 天井 なのです。

1 ギガパスカル は、10 億 パスカル、1000 メガパスカル、1 万 バール、あるいは およそ 14 万 5000 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。