Conversão de Pascais para Nanopascais

Informações sobre o Pascal (Pa)

O pascal é a unidade de pressão do Sistema Internacional e escreve-se Pa. Define-se como um newton de força repartido por um metro quadrado, e tem o nome de Blaise Pascal, cujas experiências com barómetros na década de 1640 estabeleceram que o ar pesa e que a sua pressão diminui com a altitude. A Conferência Geral de Pesos e Medidas adotou o nome em 1971.

É uma unidade notavelmente pequena. A pressão atmosférica ao nível do mar são 101 325 pascais, pelo que a pressão sob a qual todos vivemos é um número de seis algarismos, e quase todo o uso prático da unidade traz por isso um prefixo. Esse incómodo não é um defeito de conceção mas uma consequência da coerência: o newton e o metro quadrado foram fixados primeiro, e o pascal é o que resulta de dividir um pelo outro.

A acústica é o campo onde os pascais nus soam naturais. A pressão de referência da escala de decibéis são vinte micropascais, tomados como o som mais fraco que um ouvido jovem e saudável consegue detetar, e uma conversa corrente anda pelos 0,02 pascais de pressão sonora. O limiar da dor fica perto dos 63 pascais, pelo que todo o intervalo da audição humana abrange cerca de seis ordens de grandeza nesta unidade.

Os objetos do dia a dia dão a noção da escala. Uma folha de papel de escritório pousada plana carrega sobre a mesa com cerca de 0,8 pascais. Uma brisa suave exerce alguns pascais sobre uma parede, e a diferença de pressão que move a ventilação de um edifício situa-se em regra entre dez e cinquenta. Tudo o que uma pessoa sente como força já se conta aos milhares.

As formas com prefixo fazem o trabalho verdadeiro. A meteorologia usa hectopascais, numericamente idênticos aos antigos milibares, pelo que uma leitura de 1013 num boletim não exigiu reaprendizagem. A engenharia usa quilopascais para pressões de pneus e de fluidos, e a ciência dos materiais usa megapascais e gigapascais para a resistência e a rigidez, sendo um megapascal um newton por milímetro quadrado.

O pascal aparece também onde quer que se fale de uma tensão mecânica e não de uma pressão, já que ambas têm as mesmas dimensões. O módulo de Young, a tensão de cedência e a tensão de corte dão-se todos em pascais ou nos seus múltiplos, e é por isso que uma só unidade abrange a pressão de um pneu e a rigidez do aço.

Um pascal equivale a 1 newton por metro quadrado, a 0,01 milibares, a cerca de 0,0000099 atmosferas ou a cerca de 0,000145 libras por polegada quadrada.

Informações sobre o Nanopascal (nPa)

O nanopascal é uma unidade de pressão igual à mil-milionésima parte de um pascal. O seu símbolo é nPa. Marca o extremo distante da escala de pressões, a região em que a ideia de pressão como impulso sobre uma superfície deixa de servir e passa a ser uma afirmação sobre quão poucas partículas há.

A morada mais clara da unidade é o vácuo extremamente alto. O vácuo corrente de laboratório chega aos milipascais; o ultra-alto vácuo, usado pela física de superfícies e pelos tubos de feixe dos aceleradores de partículas, chega aos micropascais. Abaixo fica o vácuo extremamente alto, em nanopascais e menos, e alcançá-lo exige uma câmara estanque, horas de cozimento a duzentos graus para expulsar o gás do próprio metal, e bombas que aprisionam moléculas em vez de as empurrar.

A essas pressões uma câmara não está vazia. Um nanopascal contém ainda algo como um quarto de milhão de moléculas por centímetro cúbico, o que parece muitíssimo até se comparar com os vinte e cinco triliões que há no mesmo volume de ar de uma sala. O que importa não é o número mas o percurso livre médio: uma molécula viaja agora milhares de quilómetros antes de chocar com outra, pelo que bate nas paredes muito antes de encontrar uma vizinha.

É exatamente esse o ponto. A ciência de superfícies precisa que uma amostra fique limpa durante toda a experiência, e às pressões comuns uma superfície acabada de fazer cobre-se de uma camada de gás adsorvido em cerca de um nanossegundo. A um nanopascal, essa mesma superfície fica limpa durante dias. O vácuo não está ali para retirar ar mas para comprar tempo.

O espaço dá a comparação natural. A órbita terrestre baixa ronda o micropascal, ainda densa que baste para a atmosfera travar os satélites e acabar por os fazer cair. O espaço interplanetário conta-se em nanopascais. O espaço interestelar está muito mais abaixo, à volta do femtopascal, que bomba terrestre alguma jamais igualou: os melhores vácuos de laboratório continuam mais densos do que o espaço entre as estrelas.

A pressão de radiação cai em terreno semelhante. A luz solar sobre uma superfície perfeitamente absorvente, à distância da Terra, exerce cerca de 4,5 micropascais, e à distância dos planetas exteriores desce aos nanopascais. As velas solares trabalham com estes valores, e é por isso que têm de ser enormes e leves para reunir uma força aproveitável.

Um nanopascal equivale a 0,000000001 pascais, a 0,001 micropascais, a 1000 picopascais ou a cerca de 0,000000000000145 libras por polegada quadrada.