Omrekenen van Nanopascal naar Pascal

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 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.