Omvandling från Nanopascal till Pascal

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 Pascal (Pa)

Pascalen är SI-enheten för tryck och skrivs Pa. Den definieras som en newton kraft fördelad över en kvadratmeter och bär namn efter Blaise Pascal, vars barometerförsök på 1640-talet visade att luft har vikt och att dess tryck avtar med höjden. Generalkonferensen för mått och vikt antog namnet 1971.

Det är en anmärkningsvärt liten enhet. Lufttrycket vid havsytan är 101 325 pascal, så det tryck alla lever under är ett sexsiffrigt tal, och nästan varje praktisk användning av enheten bär därför ett prefix. Den omständligheten är inget konstruktionsfel utan en följd av koherensen: newtonen och kvadratmetern fastställdes först, och pascalen är vad som faller ut när den ena delas med den andra.

Akustiken är det område där nakna pascal känns naturliga. Referenstrycket för decibelskalan är tjugo mikropascal, satt som det svagaste ljud ett ungt och friskt öra kan uppfatta, och ett vanligt samtal ligger kring 0,02 pascal ljudtryck. Smärtgränsen ligger nära 63 pascal, så hela människans hörselområde spänner över omkring sex tiopotenser i denna enhet.

Vardagliga föremål ger en känsla för skalan. Ett ark kontorspapper som ligger plant trycker mot bordet med omkring 0,8 pascal. En lätt bris utövar några pascal mot en vägg, och den tryckskillnad som driver ventilationen i en byggnad ligger vanligen mellan tio och femtio. Allt som en människa känner som kraft räknas redan i tusental.

Prefixformerna gör det verkliga arbetet. Meteorologin använder hektopascal, sifferlikt identiska med de äldre millibaren, så att en avläsning på 1013 i en prognos inte krävde någon inlärning på nytt. Tekniken använder kilopascal för däck- och fluidtryck, och materialläran megapascal och gigapascal för hållfasthet och styvhet, där en megapascal är en newton per kvadratmillimeter.

Pascalen dyker också upp överallt där en spänning och inte ett tryck avses, eftersom de två har samma dimensioner. Elasticitetsmodul, sträckgräns och skjuvspänning anges alla i pascal eller dess multiplar, och därför spänner en enda enhet över trycket i ett däck och styvheten hos stål.

En pascal motsvarar 1 newton per kvadratmeter, 0,01 millibar, ungefär 0,0000099 atmosfärer eller cirka 0,000145 pund per kvadrattum.