Omrekenen van 10 Terapascal naar Pascal

Informatie over de Terapascal (TPa)

De terapascal is een drukeenheid gelijk aan duizend gigapascal, geschreven TPa. Het zijn tien miljoen bar. Niets van wat ingenieurs bouwen werkt bij deze druk, en de eenheid hoort in plaats daarvan thuis in twee heel verschillende hoeken van de wetenschap: de stijfheid van de sterkste bekende materialen en het binnenste van grote planeten.

De nanostructuren van koolstof zetten haar op de kaart. Een enkelwandig koolstofnanobuisje heeft een elasticiteitsmodulus dicht bij één terapascal, en een blad grafeen evenzeer, wat ze in verhouding tot hun gewicht tot de stijfste ooit gemeten materialen maakt. De diamant, lang de maatstaf, komt uit op 1,2 terapascal. Die drie getallen zijn de reden dat de eenheid überhaupt in de materiaalkunde opduikt.

Stijfheid op dit niveau is niet hetzelfde als sterkte. Een nanobuisje verzet zich enorm tegen uitrekken, maar een echte vezel gemaakt van vele ervan bezwijkt bij een veel lagere spanning, omdat de buisjes langs elkaar glijden. Een modulus van één terapascal verwarren met een breeksterkte van één terapascal hoort tot de meest voorkomende fouten in populaire beschrijvingen van deze materialen.

Het binnenste van planeten bereikt echte terapascaldrukken. Het middelpunt van Jupiter wordt op drie tot vier terapascal geschat, en de kernen van grotere gasreuzen daarboven. Onder zulke omstandigheden gedraagt waterstof zich als een metaal, en dat is wat het magneetveld van de planeet opwekt, zodat de eenheid een toestand van de materie beschrijft en geen belasting op een constructie.

Laboratoria halen haar tegenwoordig kortstondig. Door laser aangedreven schokcompressie en gepulste magnetische technieken drijven monsters voor nanoseconden tegelijk het terapascalbereik in, lang genoeg om vast te leggen hoe de dichtheid en de structuur van een materiaal reageren. Die proeven zijn het enige rechtstreekse bewijs dat er is over materie onder de omstandigheden binnen in reuzenplaneten.

Ter grootteorde: één terapascal is tien miljoen maal de luchtdruk en ongeveer drie maal de druk in het middelpunt van de aarde. Het getal houdt op iets te zijn wat een mens kan voelen en wordt een beschrijving van wat atomen doen wanneer zij zo dicht op elkaar worden geperst dat hun scheikunde verandert.

Eén terapascal is gelijk aan 1 000 000 000 000 pascal, 1000 gigapascal, 10 000 000 bar of ongeveer 145 miljoen pond per vierkante duim.

Informatie over de Pascal (Pa)

De pascal is de SI-eenheid van druk en wordt Pa geschreven. Zij is omschreven als één newton kracht verdeeld over één vierkante meter, en zij draagt de naam van Blaise Pascal, wiens barometerproeven in de jaren veertig van de zeventiende eeuw vaststelden dat lucht gewicht heeft en dat haar druk met de hoogte afneemt. De Algemene Conferentie voor Maten en Gewichten nam de naam in 1971 over.

Het is een opmerkelijk kleine eenheid. De luchtdruk op zeeniveau is 101 325 pascal, zodat de druk waaronder iedereen leeft een getal van zes cijfers is, en vrijwel elk praktisch gebruik van de eenheid daarom een voorvoegsel draagt. Die onhandigheid is geen ontwerpfout maar een gevolg van de coherentie: de newton en de vierkante meter werden eerst vastgelegd, en de pascal is wat eruit valt als men de een door de ander deelt.

De akoestiek is het gebied waar kale pascals natuurlijk aanvoelen. De referentiedruk van de decibelschaal is twintig micropascal, gesteld als het zwakste geluid dat een jong en gezond oor kan waarnemen, en een gewoon gesprek ligt rond 0,02 pascal geluidsdruk. De pijngrens ligt bij bijna 63 pascal, zodat het hele gebied van het menselijk gehoor in deze eenheid ongeveer zes ordes van grootte omspant.

Alledaagse voorwerpen geven een gevoel voor de schaal. Een vel kantoorpapier dat plat ligt, drukt met ongeveer 0,8 pascal op het bureau. Een licht briesje oefent enkele pascal op een muur uit, en het drukverschil dat de ventilatie in een gebouw aandrijft ligt gewoonlijk tussen tien en vijftig. Alles wat een mens als kracht voelt, telt al in duizendtallen.

De vormen met voorvoegsel doen het echte werk. De weerkunde gebruikt hectopascal, getalsmatig gelijk aan de oudere millibar, zodat een aflezing van 1013 in een verwachting geen herleren vergde. De techniek gebruikt kilopascal voor banden- en vloeistofdrukken, en de materiaalkunde megapascal en gigapascal voor sterkte en stijfheid, waarbij één megapascal één newton per vierkante millimeter is.

De pascal verschijnt bovendien overal waar een spanning en geen druk bedoeld is, want beide hebben dezelfde dimensies. Elasticiteitsmodulus, vloeigrens en schuifspanning worden alle in pascal of veelvouden ervan gegeven, en daarom omspant één enkele eenheid de druk in een band en de stijfheid van staal.

Eén pascal is gelijk aan 1 newton per vierkante meter, 0,01 millibar, ongeveer 0,0000099 atmosfeer of ongeveer 0,000145 pond per vierkante duim.