| 기준 | 기가파스칼 (GPa) | 나노파스칼 (nPa) |
|---|---|---|
| Atmospheric pressure at sea level | 0.000101325 GPa | 1.01325 × 1014 nPa |
| Healthy blood pressure (120 mmHg) | 0.000016 GPa | 1.6 × 1013 nPa |
| A car tyre | 0.00022 GPa | 2.2 × 1014 nPa |
| A racing bicycle tyre | 0.0006 GPa | 6 × 1014 nPa |
기가파스칼은 10 억 파스칼에 해당하는 압력 단위이며 GPa 로 씁니다. 1000 메가파스칼이고 1 만 바입니다. 재료 과학이 세기가 아니라 강성을 적는 단위이며, 행성의 속과 고압 실험실의 압력을 말하는 단위이기도 합니다.
주된 쓰임은 탄성률입니다. 강의 영률은 약 200 기가파스칼, 구리는 117, 알루미늄은 70, 보통 유리는 70, 콘크리트는 30 안팎, 목재는 결 방향으로 10 에서 15, 고무는 1 의 10 분의 1 에도 미치지 못합니다. 이 수들은 재료가 언제 부서지는지가 아니라 하중 아래에서 얼마나 늘어나는지를 나타냅니다. 같은 세기의 강철 들보가 알루미늄 들보보다 덜 휘는 까닭도 여기 있습니다.
보통 눈금의 꼭대기를 차지하는 것은 다이아몬드입니다. 그 탄성률 약 1200 기가파스칼은 자연의 재료 가운데 가장 높으며, 그래서 고압 실험의 모루로 쓰입니다. 다른 어떤 재료도 그만큼 세게 밀기 전에 제가 먼저 변형되고 맙니다. 인조 다이아몬드는 약 5 기가파스칼과 높은 온도에서 공업적으로 만들어집니다. 그 압력을 견디기 위해서만 지은 압착기 안에서 하는 일입니다.
지구의 속도 같은 단위로 이야기됩니다. 지각의 밑바닥에서 압력은 약 1 기가파스칼, 맨틀과 핵의 경계에서는 약 136, 행성의 중심에서는 약 360 기가파스칼입니다. 실험실의 다이아몬드 앤빌 셀은 이제 중심의 값에 이르고 그것을 넘습니다. 덕분에 행성 내부 조건에서 철과 규산염이 어떻게 움직이는지를 미루어 짐작하는 대신 곧바로 살필 수 있게 되었습니다.
견주어 말하자면, 바다의 가장 깊은 곳이 주는 압력은 겨우 약 0.11 기가파스칼입니다. 이 견줌은 기억해 둘 값어치가 있습니다. 지질의 압력이 물에 얽힌 무엇보다 얼마나 큰지를 보여 주기 때문입니다. 마리아나 해구의 바닥은 지구 중심 압력의 1000 분의 1 에 지나지 않습니다.
기가파스칼 아래로는 메가파스칼이 세기를 말하고, 위로는 항성의 물리와 이론 말고는 거의 아무것도 없습니다. 테라파스칼이 나타나는 곳은 주로 탄소 나노튜브의 탄성률과 거대 행성의 속입니다. 그러니 기가파스칼은 실험실과 기술자가 일하는 범위의 사실상의 천장입니다.
1 기가파스칼은 10 억 파스칼, 1000 메가파스칼, 1 만 바, 또는 약 14 만 5000 제곱인치당 파운드와 같습니다.
나노파스칼은 파스칼의 10 억분의 1 에 해당하는 압력 단위입니다. 기호는 nPa 입니다. 압력 눈금의 먼 끝을 가리키며, 그곳에서는 면을 미는 힘이라는 압력의 생각이 쓸모를 잃고 입자가 얼마나 적은지를 말하는 표현이 됩니다.
이 단위의 가장 또렷한 집은 극고진공입니다. 보통의 실험실 진공은 밀리파스칼에 이르고, 표면 물리와 가속기의 빔 관이 쓰는 초고진공은 마이크로파스칼에 이릅니다. 그 아래에 나노파스칼과 그보다 낮은 극고진공이 있습니다. 거기 닿으려면 밀폐된 통과, 금속 자체에서 기체를 몰아내기 위한 200 도에서 몇 시간의 구워 내기와, 분자를 밀지 않고 가두는 펌프가 있어야 합니다.
그런 압력에서도 통은 비어 있지 않습니다. 1 나노파스칼에는 아직 1 세제곱센티미터마다 25 만 개쯤의 분자가 있습니다. 아주 많아 보이지만, 같은 부피의 방 공기 속에 있는 2500 경 개와 견주면 하찮습니다. 중요한 것은 개수가 아니라 평균 자유 행로입니다. 분자는 이제 다른 분자와 부딪치기까지 몇 천 킬로미터를 가므로, 이웃을 만나기 훨씬 앞서 벽을 칩니다.
바로 그것이 요점입니다. 표면의 과학은 시료가 실험 내내 깨끗이 남기를 바라지만, 보통의 압력에서는 갓 낸 면이 약 1 나노초 만에 붙은 기체의 켜로 덮입니다. 1 나노파스칼이면 같은 면이 며칠 동안 깨끗합니다. 진공은 공기를 없애려 있는 것이 아니라 시간을 사려 있는 것입니다.
우주가 자연스러운 견줌거리입니다. 지구 낮은 궤도는 약 1 마이크로파스칼로, 아직 대기가 인공위성을 붙들고 끝내 끌어내릴 만큼은 짙습니다. 행성 사이의 공간은 나노파스칼로 셉니다. 별과 별 사이는 훨씬 더 낮아 약 1 펨토파스칼이며, 땅 위의 어떤 펌프도 거기 이른 적이 없습니다. 가장 좋은 실험실 진공조차 별 사이의 공간보다 짙습니다.
빛의 압력도 비슷한 자리에 떨어집니다. 햇빛이 온전히 삼키는 면에 닿으면 지구의 거리에서 약 4.5 마이크로파스칼을 주고, 바깥 행성의 거리에서는 나노파스칼까지 내려갑니다. 태양돛은 이 값으로 일하므로, 쓸 만한 힘을 모으려면 거대하고 가벼워야 합니다.
1 나노파스칼은 0.000000001 파스칼, 0.001 마이크로파스칼, 1000 피코파스칼, 또는 약 0.000000000000145 제곱인치당 파운드와 같습니다.