La pression atmosphérique, également appelée pression barométrique, est la force que l'air dans l'atmosphère exerce sur la surface de la Terre et sur tous les corps.
Cette pression n'est pas la même partout sur la planète, elle varie en fonction des conditions météorologiques et du relief et est liée à la concentration de l'air :
- Air plus concentré: pression plus élevée
- Air moins concentré: pression plus basse
Les principaux facteurs influençant la concentration et la pression de l'air sont la altitude et le Température.
La pression atmosphérique a été déterminée pour la première fois en 1643 par le physicien et mathématicien Evangelista Torricelli.
Comment calculer la pression atmosphérique ?
La pression est calculée par le rapport de la force (F) à la surface (A).
Dans le cas de la pression atmosphérique, la force fait référence au poids que la colonne d'air exerce sur une certaine surface. La pression atmosphérique est mesurée en N/m2 (Newton par mètre carré) ou pascal (Pa).
Où,
- F = force mesurée en N (Newton)
- LES = surface mesurée en m2
- P = pression mesurée en N/m2 ou pascal (Pa)
Une autre façon de calculer la pression atmosphérique est d'utiliser la formule suivante :
Où,
- ré = densité mesurée en kg/m³
- H = hauteur mesurée en mètres
- g = gravité mesurée en m/s²
- P = pression mesurée en pa (Pa)
Pression atmosphérique au niveau de la mer
En appliquant la formule de la pression atmosphérique et en utilisant l'expérience de Torricelli comme référence pour les valeurs, nous pouvons calculer la pression atmosphérique au niveau de la mer. Dans ces conditions, les valeurs sont :
- Densité de mercure: 13,6.103 km/m3
- Accélération de la gravité: 9,8 m/s2
- Hauteur atteinte par le mercure dans le tube : 76cm = 0,76m
En appliquant la formule (P = d x g x h), on a :
p = 13.6.103 x 9,8 x 0,76
p = 1,013,105 Poêle
La valeur de la pression atmosphérique au niveau de la mer peut également être exprimée par :
| 760 mmHg (millimètres de mercure) |
| 1 atm (atmosphère) |
| 100 000 N/m2 (Newton par mètre carré) |
| 1 013 bar (bars) |
| 14 696 psi (livre par pouce carré) |
Comprenez aussi ce que c'est force, densité et la gravité.
Plus l'altitude est élevée, plus la pression atmosphérique est basse
L'altitude est l'un des principaux facteurs influençant la pression atmosphérique. Pour comprendre comment se déroule cette relation, il est nécessaire de réfléchir à la structure de l'atmosphère.
L'atmosphère est une couche d'air de 800 km, composée de différents gaz, tels que l'oxygène, l'hydrogène et l'azote. Ces gaz ont une masse et un poids et exercent une force sur tous les corps à la surface de la terre.
Si nous considérons que la pression est la force sur la zone, nous devons calculer la force que la colonne d'air exerce sur une zone donnée.
Plus on se rapproche du niveau de la mer, plus cette colonne d'air atmosphérique sera grande, et à mesure que nous montons en relief, cette colonne diminue.
Plus le poids de la colonne est important, plus l'air est concentré, c'est-à-dire que les molécules d'air sont plus proches les unes des autres. Par contre, au fur et à mesure que l'on monte dans le relief, les molécules seront plus étalées et l'air sera moins concentré.
C'est pourquoi les grimpeurs ont du mal à respirer lorsqu'ils escaladent des montagnes. Comme la concentration de l'air est plus faible, les particules sont plus éloignées les unes des autres, ce qui rend l'air plus fin.
Au niveau de la mer, en revanche, l'air est très concentré, ce qui facilite la respiration.
Voir aussi la signification de altitude et rencontrer le couches d'atmosphère.
Plus la température est élevée, plus la pression atmosphérique est basse
La pression atmosphérique est également influencée par la température. N'oubliez pas qu'à haute température, les molécules des corps se séparent, tout comme l'air.
Cela signifie qu'à des températures plus chaudes, les molécules d'air sont plus dispersées et donc la pression atmosphérique a tendance à être plus basse.
Dans les endroits froids, les molécules d'air s'agglutinent, augmentant la concentration des gaz et augmentant par conséquent la pression atmosphérique.
en savoir plus sur Température.
Exemples pratiques de pression atmosphérique
Pressurisation des avions
Les avions commerciaux volent généralement à environ 11 000 mètres au-dessus de la surface de la Terre. A cette altitude l'air n'est pas très concentré et le la pression atmosphérique est trop basse, ce qui rend la vie humaine impossible.
Pour permettre de respirer à l'intérieur de la cabine à cette altitude, les avions sont pressurisés. Cela signifie qu'une grande quantité d'air est injectée dans la cabine jusqu'à ce qu'une pression adaptée à l'homme soit atteinte.
Pendant le vol, la pression à l'intérieur de l'avion est bien supérieure à la pression dans l'atmosphère à l'extérieur, et pour que cette pression ne change pas, la cabine de l'avion doit être complètement étanche.
Au fur et à mesure que l'air s'écoule de la zone de densité plus élevée vers la zone de densité plus faible, toute fuite dans la cabine entraînera une fuite rapide de l'air hors de l'avion, provoquant une dépressurisation.
en savoir plus sur pression.
Liquide dans la paille
Boire un liquide dans une paille n'est possible que grâce à l'action de la pression atmosphérique. C'est parce que la pression atmosphérique exerce une force sur le liquide dans la tasse.
A l'intérieur de la paille il y a de l'air et donc de la pression, mais quand on tire de l'air de l'intérieur de la paille, on réduit la pression à l'intérieur.
Comme il y a une pression atmosphérique "poussant" le liquide vers le bas et que le liquide s'écoule de la pression la plus élevée à la plus basse, le liquide va monter à travers la paille jusqu'à atteindre la bouche.
Baromètre: un instrument pour mesurer la pression atmosphérique
La mesure de la pression atmosphérique a été réalisée pour la première fois en 1643 par Evangelista Torricelli, un physicien et mathématicien italien.
Torricelli a créé le baromètre à mercure, un instrument composé d'un tube à essai de 1 mètre de long et d'un récipient plus petit, semblable à un bol. Les deux conteneurs étaient remplis de mercure.
Dans son expérience, le tube à essai a été placé dans le bol avec l'extrémité ouverte vers le bas afin qu'aucun air ne puisse entrer dans le tube.
Le liquide a commencé à s'écouler du tube dans le bol et le système s'est équilibré lorsque la colonne de mercure a atteint 76 cm. Au sommet du tube à essai, un vide s'est formé.
La stabilisation du système signifie que la pression atmosphérique que la colonne de mercure exerce sur le liquide est égale à la pression atmosphérique exercée par l'atmosphère extérieure.
Ainsi, Torricelli a déterminé que la pression atmosphérique au niveau de la mer serait égale à 76 cmHg ou 760 mmHg.
Voir aussi la signification de atmosphère.
