Omvandling från Atmosfärer till Terapascal

Information om Atmosfär (atm)

Atmosfären är en tryckenhet definierad som exakt 101 325 pascal. Beteckningen är atm. Den är ingen mätning av luften på någon bestämd plats eller stund utan ett fast referensvärde, valt 1954 av Generalkonferensen för mått och vikt för att ligga nära medeltrycket vid havsytan på tempererade breddgrader.

Dess nytta är att den gör trycket till ett förhållande. Att säga att ett kärl håller gas vid sex atmosfärer säger genast att trycket inuti är sex gånger det utanför, och det är det faktum som avgör om ett kärl brister, hur mycket gas det rymmer och hur fort det töms. Ingen annan tryckenhet bär den innebörden i själva talet.

Kemin byggde sitt tidiga ramverk på den. Gaslagarna skrevs med tryck i atmosfärer, gaskonstanten hade ett värde skräddarsytt för liter och atmosfärer, och normalbetingelser för att tabellera termodynamiska data bestämdes vid en atmosfär. År 1982 ändrade Internationella unionen för ren och tillämpad kemi standardtillståndet till exakt en bar, så moderna tabeller använder bar och äldre atmosfärer, och den skillnaden på 1,3 procent spelar roll i noggrant arbete.

Dykning och tryckkammarmedicin räknar alltjämt i den. Trycket under vatten beskrivs i absoluta atmosfärer, där den som dyker på trettio meter utsätts för omkring fyra, och hyperbar syrgasbehandling ges vid två till tre absoluta atmosfärer i en tät kammare. Eftersom både gasvolymen och kroppens upptag av gas skalar med det absoluta trycket gör enheten här ett verkligt fysiologiskt arbete och rapporterar inte bara en avläsning.

Atmosfären fastställer dessutom de gamla kvicksilverskalorna. En atmosfär är per definition exakt 760 millimeter kvicksilver, och det binder torren och millimetern kvicksilver till metersystemet; den är också 29,92 tum kvicksilver, den inställning en amerikansk flygare ställer in som standard på höjdmätaren.

En besläktad enhet, den tekniska atmosfären om en kilogramkraft per kvadratcentimeter, ligger nära men är inte lika, vid 98 066,5 pascal. Handlingar från Japan, Korea och Östeuropa använder den ibland, och att ta den ena för den andra ger ett fel på omkring tre procent.

En atmosfär motsvarar 101 325 pascal, 1,01325 bar, 760 millimeter kvicksilver eller ungefär 14,696 pund per kvadrattum.

Information om Terapascal (TPa)

Terapascalen är en tryckenhet på tusen gigapascal, skriven TPa. Det är tio miljoner bar. Ingenting som ingenjörer bygger arbetar vid detta tryck, och enheten hör i stället hemma i två helt skilda hörn av vetenskapen: styvheten hos de starkaste kända materialen och de stora planeternas inre.

Kolets nanostrukturer satte den på kartan. Ett enkelväggigt kolnanorör har en elasticitetsmodul nära en terapascal, och ett ark grafen detsamma, vilket gör dem till de styvaste material som någonsin uppmätts i förhållande till sin vikt. Diamanten, länge måttstocken, ligger på 1,2 terapascal. De tre talen är skälet till att enheten över huvud taget dyker upp i materialläran.

Styvhet på denna nivå är inte detsamma som hållfasthet. Ett nanorör motstår sträckning oerhört, men en verklig fiber gjord av många av dem brister vid en långt lägre spänning, eftersom rören glider förbi varandra. Att förväxla en modul på en terapascal med en brotthållfasthet på en terapascal hör till de vanligaste felen i populära framställningar av dessa material.

Planeternas inre når verkliga terapascaltryck. Jupiters mitt uppskattas till tre eller fyra terapascal, och kärnorna i större gasjättar ännu högre. Under sådana villkor beter sig väte som en metall, och det är detta som alstrar planetens magnetfält, så enheten beskriver ett materietillstånd och inte en last på ett bärverk.

Laboratorier når den numera kortvarigt. Laserdriven chockkompression och pulsade magnetmetoder driver prover in i terapascalområdet under nanosekunder i taget, tillräckligt länge för att registrera hur ett materials täthet och struktur svarar. De försöken är det enda direkta belägg som finns om materia under förhållandena inuti jätteplaneter.

Som storleksordning är en terapascal tio miljoner gånger lufttrycket och omkring tre gånger trycket i jordens mitt. Talet upphör att vara något en människa kan känna och blir en beskrivning av vad atomer gör när de pressas så nära varandra att deras kemi ändras.

En terapascal motsvarar 1 000 000 000 000 pascal, 1000 gigapascal, 10 000 000 bar eller ungefär 145 miljoner pund per kvadrattum.