| 基準 | メガパスカル (MPa) | パスカル (Pa) |
|---|---|---|
| Atmospheric pressure at sea level | 0.101325 MPa | 101325 Pa |
| Healthy blood pressure (120 mmHg) | 0.016 MPa | 16000 Pa |
| A car tyre | 0.22 MPa | 220000 Pa |
| A racing bicycle tyre | 0.6 MPa | 600000 Pa |
メガパスカル は、100 万 パスカル にあたる圧力の単位で、MPa と書きます。10 バール であり、ちょうど 1 平方 ミリメートル あたり 1 ニュートン です。この最後の同一性こそ、この単位が工学を支配している理由です。ニュートン の力と 平方 ミリメートル の面積から計算した応力は、換算をいっさいせずに メガパスカル で出てくるのです。
材料の強さは、ほぼ例外なくこの単位で示されます。よく使う構造用鋼は 355 メガパスカル で降伏し、高張力の合金鋼は 1000 を超え、アルミニウム 合金は 200 から 500、構造用の コンクリート は圧縮で 25 から 50 です。設計する人が計算した応力と突き合わせるのはまさにこれらの数値ですから、メガパスカル は、造られた世界の大半が指定される単位なのです。
構造の図面はしばしば N/mm² と書きますが、二つは同じものです。国ごとの基準にはどちらの形を好むかの違いがありますが、355 N/mm² と記された鋼板と 355 MPa と記された鋼板は、同じ鋼です。これが同じ単位だと知っていれば、国の違う図面のあいだの食い違いに見えるものが消えます。
油圧もこの圧力の帯で働きます。建設機械は 20 から 35 メガパスカル で動き、産業用の プレス はさらに高く、水噴流による切断は 400 メガパスカル に達します。この圧力なら、1 ミリメートル に満たない太さの水の流れが鋼を断ち切ります。圧力容器も、配管も、水素の貯蔵も、みなこの範囲の数値に対して設計され試験されます。
メガパスカル の上では、強さではなく剛性のために ギガパスカル が引き継ぎます。鋼の ヤング 率は およそ 200 ギガパスカル、アルミニウム は 70、コンクリート は 30 で、これらの数は、材料がいつ壊れるかではなく、どれだけ たわむ かを表します。強さを メガパスカル、剛性を ギガパスカル に保つのは、一目で二つを見分けられるようにするための約束です。
換算では、1 メガパスカル は 10 バール、145 ポンド 毎 平方 インチ、そして 10 気圧にわずかに足りない値です。最後の比較は覚えておく値打ちがあります。1 メガパスカル の圧力は、外の空気が及ぼす圧力の およそ 10 倍であり、控えめな産業の圧力すら、人の感覚のなかに置き直してくれるからです。
1 メガパスカル は、100 万 パスカル、10 バール、1 平方 ミリメートル あたり 1 ニュートン、あるいは およそ 145 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。
パスカル は、国際単位系における圧力の単位で、Pa と書きます。1 平方 メートル に広がった 1 ニュートン の力として定められており、名は ブレーズ・パスカル に由来します。1640 年代の 気圧計 による実験で、空気に重さがあること、そしてその圧力が高度とともに下がることを示した人です。国際度量衡総会は 1971 年にこの名を採り入れました。
これは驚くほど小さな単位です。海面での大気圧は 10 万 1325 パスカル ですから、誰もがそのもとで暮らしている圧力は 6 桁の数になります。そのため、この単位の実務上の使い方はほぼすべて 接頭語 を伴います。この扱いにくさは設計の失敗ではなく、一貫性 の帰結です。ニュートン と 平方 メートル が先に定まっており、パスカル は一方を他方で割って出てくるものにすぎないのです。
裸の パスカル が自然に響く分野は音響です。デシベル の目盛りの基準となる圧力は 20 マイクロパスカル で、健康な若い耳が聞き取れるもっとも小さな音として定められています。ふつうの会話の音圧はおよそ 0.02 パスカル です。痛みを感じる境目は 63 パスカル 近くですから、人の聴覚の全域は、この単位でおよそ 6 桁にわたります。
身のまわりの物が尺度の感覚を与えてくれます。事務用紙 1 枚を平らに置くと、机をおよそ 0.8 パスカル で押します。そよ風が壁に及ぼすのは数 パスカル、建物の換気を動かす圧力差はふつう 10 から 50 パスカル です。人が力として感じ取れるものは、すでに数千 パスカル の領域にあります。
実際の仕事をこなすのは 接頭語 のついた形です。気象は ヘクトパスカル を使い、これは古い ミリバール と数値がまったく同じですから、予報で 1013 という値を読むのに学び直しは要りませんでした。工学は タイヤ や流体の圧力に キロパスカル を使い、材料科学は強度と剛性に メガパスカル と ギガパスカル を使います。1 メガパスカル は 1 平方 ミリメートル あたり 1 ニュートン です。
パスカル は、圧力ではなく応力を指す場面にも現れます。二つは同じ次元をもつからです。ヤング 率も、降伏強さも、せん断応力も、いずれも パスカル かその 倍量 で示されます。ひとつの単位が タイヤ の空気圧と鋼の硬さの両方をおおうのは、そのためです。
1 パスカル は、1 平方 メートル あたり 1 ニュートン、0.01 ミリバール、およそ 0.0000099 気圧、あるいは およそ 0.000145 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。