Omvandling från 3 Nanopascal till Mikropascal

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.

Information om Mikropascal (µPa)

Mikropascalen är en tryckenhet på en miljondels pascal. Beteckningen är µPa. Den är en av de minsta tryckenheter som används i praktiken, och den har sin plats tack vare ett enda tal: 20 mikropascal, det referenstryck som varje ljudnivå i luft mäts mot.

Den siffran är hörseltröskeln — ungefär det svagaste ljud ett friskt ungt öra kan uppfatta vid omkring 1000 hertz. När akustikerna fastställde decibelskalan för luftburet ljud behövde de ett fast jämförelsetryck, och de valde den tröskeln. Noll decibel betyder ett ljudtryck på 20 mikropascal; varje decibeltal som anges för en väg, en maskin eller en konsert är ett förhållande till det talet.

Skalan som följer är brant. Tjugo decibel är tio gånger referenstrycket, alltså 200 mikropascal. Sextio decibel, ett vanligt samtal, är tusen gånger, alltså 20 millipascal. Hundratjugo decibel, smärtgränsen, är en miljon gånger: 20 pascal. Örat täcker i tryck ett område på en miljon mot ett, och mikropascalen sitter i dess botten.

Undervattensakustiken använder samma enhet men en annan referens. Ljud i vatten hänförs till 1 mikropascal i stället för 20, eftersom den mänskliga hörseltröskeln saknar mening i havet. Den skillnaden väger tungt: en decibelnivå angiven under vatten är inte jämförbar med en i luft, och avståndet mellan de två överenskommelserna är omkring 26 decibel före varje annan rättelse. Sonarvärden, mätningar av valsång och studier av fartygsbuller bär därför tillägget re 1 µPa.

Utanför akustiken dyker mikropascalen upp i vakuumvetenskapen. Ett gott högvakuum ligger kring 100 mikropascal, och ultrahögvakuum, det område ytfysiken och partikelacceleratorerna arbetar i, sträcker sig från några mikropascal ned till nanopascal. Att pumpa en kammare till den nivån kräver timmar av utbakning för att driva av gas som fastnat på väggarna.

Enheten skymtar också i strålningstryck och i de mycket små tryckskillnader som laboratorieinstrument kan skilja ut. Det som mäts i mikropascal är en mätstorhet och ingen kraft någon skulle känna, och just det gör överenskommelsen om referensnivåer så användbar.

En mikropascal motsvarar 0,000001 pascal, 0,001 millipascal, 1000 nanopascal eller ungefär 0,000000000145 pund per kvadrattum.