Omvandling från 20 Newton per kvadratmeter till Nanopascal

Information om Newton per kvadratmeter (N/m²)

Newton per kvadratmeter är en tryckenhet lika med en pascal. Beteckningen är N/m². De två är inte bara likvärdiga utan identiska: pascalen är det namn som gavs åt denna sammansättning, och innan Generalkonferensen för mått och vikt antog namnet 1971 hade SI-enheten för tryck inget namn alls utan skrevs ut i sin helhet.

Båda formerna lever kvar därför att de gör olika arbete på papperet. Pascalen är kort och läses som en enhet i egen rätt, vilket passar en mätning. Newton per kvadratmeter visar sina dimensioner, vilket passar en beräkning, eftersom den gör synligt att en multiplikation med en area i kvadratmeter ger en kraft i newton.

Konstruktionstekniken lutar sig ständigt mot den senare egenskapen. Nyttolaster föreskrivs i kilonewton per kvadratmeter, med omkring 1,5 för en bostad, 3 för ett kontor och 5 för en samlingslokal, och att multiplicera det talet med golvytan ger direkt den last i kilonewton som balkarna måste bära. Skrivna som kilopascal vore samma tal riktiga men skulle dölja steget.

Snö och vind följer samma överenskommelse. Snölast anges i kilonewton per kvadratmeter, från några tiondelar i milt klimat till flera i fjällen, och vindtrycket mot en fasad likaså. Eftersom de lasterna kombineras med egentyngden, som av naturen är en kraft, sparar det all omräkning att hålla allt i newton.

Konstruktionen upprepas ett prefix längre ned. En newton per kvadratmillimeter är exakt en megapascal, och därför står materialhållfastheter på ritningar lika ofta som N/mm² som som MPa. Mönstret är värt att känna igen: när ett dokument skriver kraft över area i stället för att namnge en tryckenhet, är det för att skribenten väntar sig att läsaren ska multiplicera.

Inget annat skiljer de två formerna åt. Varje värde i newton per kvadratmeter kan skrivas som pascal utan ändring, och varje omräkningstabell behandlar dem som en enda post. Valet handlar om vad talet strax ska användas till.

En newton per kvadratmeter motsvarar 1 pascal, 0,01 millibar, 0,00001 bar eller ungefär 0,000145 pund per kvadrattum.

Information om Nanopascal (nPa)

Nanopascalen är en tryckenhet på en miljarddels pascal. Beteckningen är nPa. Den markerar tryckskalans bortre ände, det område där tanken på tryck som en knuff mot en yta upphör att vara till nytta och blir ett påstående om hur få partiklar som finns.

Enhetens tydligaste hem är det extremt höga vakuumet. Vanligt laboratorievakuum når millipascal; ultrahögvakuum, som ytfysiken och partikelacceleratorernas strålrör använder, når mikropascal. Under det ligger det extremt höga vakuumet vid nanopascal och lägre, och att nå dit kräver en tät kammare, timmars utbakning vid tvåhundra grader för att driva gas ur själva metallen, och pumpar som fångar molekyler i stället för att skjuta dem.

Vid sådana tryck är en kammare inte tom. En nanopascal rymmer fortfarande omkring en kvarts miljon molekyler per kubikcentimeter, vilket låter oerhört mycket till dess man jämför med de tjugofem triljoner som finns i samma volym rumsluft. Det som betyder något är inte antalet utan medelfria vägen: en molekyl färdas nu tusentals kilometer innan den träffar en annan, och slår därför i väggarna långt innan den möter en granne.

Det är just det som är poängen. Ytvetenskapen behöver ett prov som håller sig rent under hela försöket, och vid vanligt tryck täcks en färsk yta av ett skikt vidhäftad gas på ungefär en nanosekund. Vid en nanopascal håller sig samma yta ren i dagar. Vakuumet finns inte till för att ta bort luft utan för att köpa tid.

Rymden ger den naturliga jämförelsen. Låg jordbana ligger kring en mikropascal, ännu tät nog att atmosfären bromsar satelliter och till slut drar ned dem. Rymden mellan planeterna räknas i nanopascal. Rymden mellan stjärnorna ligger långt lägre, kring en femtopascal, som ingen jordisk pump någonsin nått: de bästa laboratorievakuumen är fortfarande tätare än rymden mellan stjärnorna.

Strålningstrycket hamnar på liknande mark. Solljus mot en fullständigt absorberande yta utövar på jordavstånd omkring 4,5 mikropascal, och på de yttre planeternas avstånd sjunker det till nanopascal. Solsegel arbetar med dessa tal, och därför måste de vara väldiga och lätta för att samla en användbar kraft.

En nanopascal motsvarar 0,000000001 pascal, 0,001 mikropascal, 1000 pikopascal eller ungefär 0,000000000000145 pund per kvadrattum.