テラパスカルからキロポンド毎平方インチへの換算

テラパスカル（TPa）について

テラパスカル は、1000 ギガパスカル にあたる圧力の単位で、TPa と書きます。1000 万 バール です。技術者が造るもので、この圧力のもとで働くものはありません。この単位はむしろ、科学のまるで違う二つの片隅に属しています。知られているかぎりもっとも硬い材料の剛性と、大きな惑星の内部です。

この単位を地図のうえに載せたのは 炭素 の ナノ 構造です。単層の 炭素 ナノチューブ の ヤング 率は 1 テラパスカル に近く、グラフェン の 1 枚も同じで、重さに対しては、これまでに測られたなかでもっとも硬い材料になります。長らく基準だった ダイヤモンド は 1.2 テラパスカル です。この三つの数値こそ、材料科学にこの単位が姿を見せる理由のすべてです。

この水準の剛性は、強さと同じものではありません。ナノチューブ は引き伸ばされることに ものすごく 抗いますが、それを大量に束ねた実際の 繊維 は、はるかに低い応力で壊れます。管どうしが たがいに 滑ってしまうからです。1 テラパスカル の弾性率を 1 テラパスカル の破断強度と取り違えることは、これらの材料をめぐる一般向けの説明でもっともよくある誤りのひとつです。

惑星の内部は、本物の テラパスカル の圧力に達します。木星の中心は 3 から 4 テラパスカル と見積もられ、より大きな ガス 惑星の 核 はそれを超えます。そうした条件のもとで水素は金属のようにふるまい、それこそが惑星の磁場を生みます。つまりこの単位は、構造物にかかる荷重ではなく、物質の状態を言い表しているのです。

実験室も、いまでは短いあいだならここに届きます。レーザー による衝撃圧縮と パルス 磁場の手法は、試料を数 ナノ秒 のあいだ テラパスカル の帯へ押し上げます。その材料の密度と構造がどう応じるかを記録するには、それで十分な長さです。巨大惑星の内部条件のもとの物質について直に得られる証拠は、これらの実験だけです。

尺度を言えば、1 テラパスカル は大気圧の 1000 万倍であり、地球の中心の圧力のおよそ 3 倍です。この数はもはや人が感じ取れるものではなくなり、化学のありようが変わるほど近くまで押し合わされたとき原子が何をするかの記述になります。

1 テラパスカル は、1 兆 パスカル、1000 ギガパスカル、1000 万 バール、あるいは およそ 1 億 4500 万 ポンド 毎 平方 インチ に等しくなります。

キロポンド毎平方インチ（ksi）について

1 平方 インチ あたりの キロポンド は、1000 ポンド 毎 平方 インチ、すなわち 6.895 メガパスカル にあたる圧力の単位です。記号は ksi です。日常で使う圧力の単位ではなく応力の単位であり、アメリカ の工学が構造材料の強さを示すときのやり方です。

構造用鋼はこの単位で指定されます。長く A36 と呼ばれてきた鋼種は 36 キロポンド 毎 平方 インチ で降伏し、これに代わって アメリカ の標準となった 広 フランジ の鋼は 50 で降伏します。60 級の鉄筋は 60 で降伏し、高張力 ボルト は引張で 120 と格付けされます。これらの数値は、ヨーロッパ の 355 や 500 と同じように、アメリカ の構造設計の語彙そのものです。

コンクリート は同じ目盛りを下へたどります。ふつうの構造用の 配合 は 28 日で圧縮 4 キロポンド 毎 平方 インチ に達し、高性能の 配合 は 8 以上に達します。指定された数値は図面にも、配合 設計にも、供試体の試験報告にも載ります。アルミニウム 合金はその中間にあり、よく使う熱処理の材質はおよそ 35 で降伏します。

破壊力学は、この単位を思いがけない向きへ広げます。破壊 靱性 は、1 キロポンド 毎 平方 インチ に 1 インチ の平方根を掛けた形で示されます。奇妙に見えますが次元としては正しく、材料がどれだけ大きな き裂 まで耐えられるかを表します。メートル法 での相当量は メガパスカル に メートル の平方根を掛けたもので、両者の換算には注意が要ります。

メートル法 の世界との関係は、原理としては単純です。1 キロポンド 毎 平方 インチ は 6.895 メガパスカル ですから、50 ksi の鋼は 345 メガパスカル で、60 ksi の鉄筋は 414 メガパスカル で降伏します。二つの流儀の図面を読む人は、この係数をいやでも覚えます。二つの体系が、同じ鋼を違う数値で呼んでいるからです。

名前はときに読み違えられます。ここでいう キロポンド は 1000 ポンド の力であり、輸送の分野で ときに キップ と呼ばれる質量の キロポンド ではありません。この単位が指す圧力は、容器のなかの重さとは何の関わりもありません。ksi を荷重ではなく応力として読めば、この取り違えは起きません。

1 キロポンド 毎 平方 インチ は、1000 ポンド 毎 平方 インチ、およそ 6.895 メガパスカル、およそ 68.95 バール、あるいは およそ 68 気圧に等しくなります。