Omrekenen van 20 Terapascal naar Megaponden per vierkante inch

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 Megapond per vierkante inch (Mpsi)

Het megapond per vierkante duim is een drukeenheid gelijk aan een miljoen pond per vierkante duim, of 6,895 gigapascal. Het symbool is Mpsi. Niets werkt bij deze druk; de eenheid bestaat enkel om de elasticiteitsmodulus aan te geven, de grootheid die beschrijft hoe stijf een materiaal is en niet hoe sterk.

Twee erin uitgedrukte getallen kent elke Amerikaanse werktuigbouwkundige uit het hoofd. Staal heeft een elasticiteitsmodulus van 29 miljoen pond per vierkante duim en aluminium van 10 miljoen, en die verhouding van ruwweg drie op één bepaalt hoe de twee zich in elke constructie gedragen. Een stalen onderdeel en een aluminium onderdeel van gelijke vorm en gelijke sterkte buigen niet gelijk door, en het verschil is precies die factor.

De overige gangbare metalen scharen zich eromheen. Titaan zit op ongeveer 16,5 miljoen pond per vierkante duim, koper op 17, magnesium op 6,5, en gietijzer tussen 12 en 20 naargelang de soort. Doordat de modulus binnen één metaalfamilie nauwelijks verandert door warmtebehandeling of legering, zijn deze getallen veel stabieler dan sterktegetallen en zijn zij over soorten heen betrouwbaar.

Bij composieten doet de eenheid haar interessantste werk. Gewone koolstofvezel haalt langs de vezel ongeveer 33 miljoen pond per vierkante duim, hogemoduluskwaliteiten 55 tot 85, en glasvezel maar ongeveer 10, evenveel als aluminium. Doordat een composietlaminaat in elke richting een andere modulus heeft, werkt de ontwerper met een reeks waarden in plaats van met één, en verschijnt de eenheid meermaals op één gegevensblad.

Haar metrieke tegenhanger is de gigapascal, en de omrekening is 6,895 gigapascal per megapond en vierkante duim. Staal bij 29 miljoen pond per vierkante duim is 200 gigapascal, en aluminium bij 10 miljoen is 69, wat ook de twee meest aangehaalde stijfheidsgetallen in de metrieke techniek zijn. De twee tradities beschrijven precies dezelfde materialen.

Modulus en sterkte uit elkaar houden telt hier zwaarder dan waar ook. Een staal met een modulus van 29 miljoen pond per vierkante duim vloeit misschien bij 50 duizend, een verschil van bijna zeshonderd maal, en de twee eigenschappen staan los van elkaar: een warmtebehandeling kan de sterkte van een staal verdubbelen en zijn stijfheid onaangeroerd laten.

Eén megapond per vierkante duim is gelijk aan 1 000 000 pond per vierkante duim, ongeveer 6,895 gigapascal, ongeveer 68 950 bar of 1000 kilopond per vierkante duim.