| 基準 | キロパスカル (kPa) | ナノパスカル (nPa) |
|---|---|---|
| Atmospheric pressure at sea level | 101.325 kPa | 1.01325 × 1014 nPa |
| Healthy blood pressure (120 mmHg) | 16 kPa | 1.6 × 1013 nPa |
| A car tyre | 220 kPa | 2.2 × 1014 nPa |
| A racing bicycle tyre | 600 kPa | 6 × 1014 nPa |
キロパスカル は、1000 パスカル にあたる圧力の単位です。記号は kPa です。1 バール の 100 分の 1、10 ヘクトパスカル にあたり、パスカル が書くには小さすぎると分かったとき、工学が採り入れるはずだった国際単位系の 一貫性 のある単位です。標準の大気圧は 101.325 キロパスカル です。
多くの人がこれに出会うのは タイヤ です。カナダ、オーストラリア、ニュージーランド、そして アジア の広い範囲は、推奨される タイヤ の空気圧を キロパスカル で示します。ですから乗用車の 扉 の表示板には、32 や 35 ポンド 毎 平方 インチ ではなく 220 や 240 と書かれています。今日の空気圧計のほとんどは二つの目盛りを並べて刻んでおり、換算はおよそ 1 ポンド 毎 平方 インチ あたり 7 キロパスカル です。
土木工学は、地盤と構造にかかる荷重にこれを使います。地盤の支持力は キロパスカル で示され、固い 粘土 なら 150 ほど、やわらかい 粘土 ならはるかに少ない値になります。外壁にかかる風荷重も同じ単位で計算されます。1 キロパスカル は 1 平方 メートル あたり 1 キロニュートン でもあるので、構造の計算は換算係数なしに力と圧力のあいだを行き来できます。
医学は、ひとつの大切な場所でこれを使います。動脈血の ガス 分析は、英国、アイルランド、そして ヨーロッパ の広い範囲で キロパスカル で報告され、健康な酸素分圧は 11 から 13 です。いっぽう アメリカ は同じ測定を 水銀柱 ミリメートル で 80 から 100 と報告します。二つの数は同じ血液を言い表しており、外国の記録を読む臨床の人は、どちらの約束に従っているかを知らねばなりません。
真空の仕事は、この単位で下へ数えます。粗い真空は絶対圧で数 キロパスカル、家庭用の掃除機は大気より 20 キロパスカル ほど下げ、凍結乾燥は 1 キロパスカル をはるかに下回るところで動きます。真空を キロパスカル の絶対圧として示せば、負の ゲージ 圧として語ることのあいまいさを避けられます。
扱いにくさは言い回しの問題にすぎません。100 キロパスカル はちょうど 1 バール であり、そちらほどきれいには読めません。だからこそ、何十年も パスカル が公に推されてきたにもかかわらず、ヨーロッパ では バール が持ちこたえてきたのです。カナダ や オーストラリア の タイヤ 表示のように キロパスカル が勝った場所では、その数字が口で言われるのではなく印刷されるからこそ勝ったのです。
1 キロパスカル は、1000 パスカル、0.01 バール、10 ヘクトパスカル、あるいは およそ 0.145 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。
ナノパスカル は、パスカル の 10 億分の 1 にあたる圧力の単位です。記号は nPa です。圧力の目盛りの遠い端を示すもので、そこでは 面 を押す力という圧力の考えが役に立たなくなり、粒子が どれほど 少ないかを言うための言葉になります。
この単位のもっともはっきりした住まいは、極高真空です。ふつうの実験室の真空は ミリパスカル に届き、表面の物理や 加速器 の ビーム 管 が使う 超高真空 は マイクロパスカル に届きます。その下にあるのが ナノパスカル 以下の 極高真空 です。そこへ至るには、密閉した容器と、金属そのものから気体を追い出すための 200 度 で 何時間 もの焼き出しと、分子を押すのではなく捕らえる ポンプ が要ります。
その圧力でも容器は空ではありません。1 ナノパスカル には、なお 1 立方 センチメートル あたり 25 万 個ほどの分子があります。ずいぶん多く聞こえますが、同じ かさ の室内の空気にある 2500 京 個 と比べれば わずか です。大事なのは数ではなく 平均自由行程 です。分子はいまや、別の分子にぶつかるまでに 何千 キロメートル も進むので、隣に出あうよりずっと前に壁を打つのです。
まさにそこが 眼目 です。表面の科学は、試料が実験のあいだ きれいなままであることを求めますが、ふつうの圧力では、できたての面は およそ 1 ナノ秒 で吸着した気体の層に覆われます。1 ナノパスカル なら、同じ面が 何日 も きれいなままです。真空は空気を除くためではなく、時間を買うためにあるのです。
宇宙が自然な比べものになります。地球の低い 軌道 は およそ 1 マイクロパスカル で、まだ 大気 が 人工衛星 を引きとめ、やがて落とすほどには濃いのです。惑星のあいだの空間は ナノパスカル で数えます。星と星のあいだはさらにずっと低く、およそ 1 フェムトパスカル で、地上のどの ポンプ も並んだことがありません。最良の実験室の真空でさえ、星のあいだの空間より濃いのです。
光の圧力も似た領分に落ちます。太陽の光が完全に吸う面に当たると、地球の距離で およそ 4.5 マイクロパスカル を及ぼし、外側の 惑星 の距離では ナノパスカル まで下がります。太陽帆 はこの数で働くので、使える力を集めるには 巨大 で軽くなければならないのです。
1 ナノパスカル は、0.000000001 パスカル、0.001 マイクロパスカル、1000 ピコパスカル、あるいは およそ 0.000000000000145 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。