Omrekenen van Nanopascal naar Micropascal

Informatie over de Nanopascal (nPa)

De nanopascal is een drukeenheid gelijk aan een miljardste pascal. Het symbool is nPa. Zij markeert het verre einde van de drukschaal, het gebied waar het denkbeeld van druk als een duw op een vlak ophoudt van nut te zijn en een uitspraak wordt over hoe weinig deeltjes er zijn.

Het duidelijkste tehuis van de eenheid is het uiterst hoge vacuüm. Gewoon laboratoriumvacuüm haalt millipascal; het ultrahoogvacuüm, gebruikt door de oppervlaktefysica en door de bundelbuizen van deeltjesversnellers, haalt micropascal. Daaronder ligt het uiterst hoge vacuüm bij nanopascal en lager, en het bereiken ervan vergt een dichte kamer, urenlang uitstoken bij tweehonderd graden om gas uit het metaal zelf te drijven, en pompen die moleculen vangen in plaats van ze te duwen.

Bij zulke drukken is een kamer niet leeg. Eén nanopascal bevat nog altijd zo'n kwart miljoen moleculen per kubieke centimeter, wat heel veel lijkt tot men het vergelijkt met de vijfentwintig triljoen in hetzelfde volume kamerlucht. Wat telt is niet het aantal maar de gemiddelde vrije weglengte: een molecuul reist nu duizenden kilometers voor het een ander raakt, en slaat dus tegen de wanden lang voor het een buur ontmoet.

Precies daar draait het om. De oppervlaktewetenschap heeft een monster nodig dat de hele proef lang schoon blijft, en bij gewone druk raakt een verse laag in ongeveer een nanoseconde bedekt met aangehecht gas. Bij één nanopascal blijft datzelfde vlak dagenlang schoon. Het vacuüm is er niet om lucht weg te nemen maar om tijd te kopen.

De ruimte levert de natuurlijke vergelijking. De lage aardbaan ligt rond één micropascal, nog dicht genoeg dat de dampkring satellieten afremt en ze uiteindelijk omlaag trekt. De ruimte tussen de planeten telt men in nanopascal. De ruimte tussen de sterren ligt veel lager, rond één femtopascal, wat geen aardse pomp ooit heeft geëvenaard: de beste laboratoriumvacuüms zijn nog altijd dichter dan de ruimte tussen de sterren.

De stralingsdruk belandt op vergelijkbare grond. Zonlicht op een volkomen opnemend vlak oefent op de afstand van de Aarde ongeveer 4,5 micropascal uit, en op de afstand van de buitenste planeten zakt dat tot nanopascal. Zonnezeilen werken met deze getallen, en daarom moeten ze reusachtig en licht zijn om een bruikbare kracht te verzamelen.

Eén nanopascal is gelijk aan 0,000000001 pascal, 0,001 micropascal, 1000 picopascal of ongeveer 0,000000000000145 pond per vierkante duim.

Informatie over de Micropascal (µPa)

De micropascal is een drukeenheid gelijk aan een miljoenste pascal. Het symbool is µPa. Zij is een van de kleinste drukeenheden in praktisch gebruik, en zij dankt haar plaats aan één getal: 20 micropascal, de referentiedruk waartegen elk geluidsniveau in lucht wordt gemeten.

Dat getal is de gehoordrempel — ruwweg het zwakste geluid dat een gezond jong oor waarneemt bij een frequentie van ongeveer 1000 hertz. Toen de akoestici de decibelschaal voor luchtgeluid vastlegden, hadden zij een vaste vergelijkingsdruk nodig, en zij kozen die drempel. Nul decibel betekent een geluiddruk van 20 micropascal; elk decibelgetal dat voor een weg, een machine of een concert wordt genoemd, is een verhouding tot dat getal.

De schaal die daaruit volgt, is steil. Twintig decibel is tien maal de referentiedruk, dus 200 micropascal. Zestig decibel, een gewoon gesprek, is duizend maal, dus 20 millipascal. Honderdtwintig decibel, de pijngrens, is een miljoen maal: 20 pascal. Het oor bestrijkt in druk een bereik van een miljoen op één, en de micropascal zit op de bodem daarvan.

De onderwaterakoestiek gebruikt dezelfde eenheid maar een andere referentie. Geluid in water wordt betrokken op 1 micropascal in plaats van 20, omdat de menselijke gehoordrempel in zee zinloos is. Dat verschil weegt zwaar: een onder water genoemd decibelniveau is niet vergelijkbaar met een in lucht, en de afstand tussen beide afspraken bedraagt ongeveer 26 decibel vóór enige andere correctie. Sonargetallen, metingen van walvisgezang en onderzoeken naar scheepvaartlawaai dragen daarom de toevoeging re 1 µPa.

Buiten de akoestiek verschijnt de micropascal in de vacuümwetenschap. Een goed hoogvacuüm ligt rond 100 micropascal, en het ultrahoogvacuüm, het gebied van de oppervlaktefysica en de deeltjesversnellers, loopt van enkele micropascal omlaag tot nanopascal. Een kamer tot dat niveau pompen vergt urenlang uitstoken om vastgehecht gas van de wanden te drijven.

De eenheid komt ook voor bij stralingsdruk en bij de zeer kleine drukverschillen die laboratoriuminstrumenten kunnen onderscheiden. Wat in micropascal wordt gemeten is een meetgrootheid en geen kracht die iemand zou voelen, en juist dat maakt de afspraak over referentieniveaus zo bruikbaar.

Eén micropascal is gelijk aan 0,000001 pascal, 0,001 millipascal, 1000 nanopascal of ongeveer 0,000000000145 pond per vierkante duim.