Omrekenen van Terapascal naar Newton per vierkante meter

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 Newton per vierkante meter (N/m²)

De newton per vierkante meter is een drukeenheid gelijk aan één pascal. Het symbool is N/m². De twee zijn niet enkel gelijkwaardig maar gelijk: de pascal is de naam die aan deze samenstelling is gegeven, en voordat de Algemene Conferentie voor Maten en Gewichten die naam in 1971 aannam, had de SI-eenheid van druk in het geheel geen naam en werd zij voluit geschreven.

Beide vormen leven voort omdat zij op papier verschillend werk doen. De pascal is kort en leest als een eenheid op zichzelf, wat bij een meting past. De newton per vierkante meter toont haar dimensies, wat bij een berekening past, omdat zij zichtbaar maakt dat vermenigvuldigen met een oppervlak in vierkante meter een kracht in newton geeft.

De constructieleer steunt onophoudelijk op die tweede eigenschap. Veranderlijke belastingen worden in kilonewton per vierkante meter voorgeschreven, met ongeveer 1,5 voor een woning, 3 voor een kantoor en 5 voor een bijeenkomstruimte, en dat getal met het vloeroppervlak vermenigvuldigen geeft rechtstreeks de belasting in kilonewton die de liggers moeten dragen. Als kilopascal geschreven zouden dezelfde getallen kloppen maar de stap verbergen.

Sneeuw en wind volgen dezelfde afspraak. De sneeuwbelasting wordt in kilonewton per vierkante meter gegeven, van enkele tienden in een mild klimaat tot meerdere in de bergen, en de winddruk op een gevel evenzo. Doordat die belastingen met het eigen gewicht worden gecombineerd, dat van nature een kracht is, spaart het alle omrekenen om alles in newton te houden.

De constructie herhaalt zich één voorvoegsel lager. Eén newton per vierkante millimeter is precies één megapascal, en daarom staan materiaalsterktes op tekeningen even vaak als N/mm² als als MPa. Het patroon is het herkennen waard: waar een stuk kracht per oppervlak schrijft in plaats van een drukeenheid te noemen, is dat omdat de schrijver van de lezer verwacht dat die vermenigvuldigt.

Verder onderscheidt niets de twee vormen. Elke waarde in newton per vierkante meter kan zonder wijziging als pascal worden geschreven, en elke omrekentabel behandelt ze als één regel. De keuze hangt af van waarvoor het getal zo dadelijk zal dienen.

Eén newton per vierkante meter is gelijk aan 1 pascal, 0,01 millibar, 0,00001 bar of ongeveer 0,000145 pond per vierkante duim.