PRESSION ATMOSPHéRIQUE

-pression atmosphérique

La pression atmosphérique est la pression causée par la couche d'air d'atmosphère au dessus d'une quelconque aire libre (donc elle varie avec l’épaisseur d’air du lieu, conditionnée entre autres par l’altitude).

 

Unités >>> 1 atmosphère (atm)(= pression normale) = 1,01325.105 Pa = 1,01325.105 N/m²

 

1 bar (b) = 105 Pa = 105 N/m² = 10,19 mètres d'eau

 

1 kilogramme-force/cm² = 9,806.104 Pa (presque 100.000 Pa)

 

CALCUL de la PRESSION ATMOSPHERIQUE(loi barométrique)

p= p0.e-K.lh

avec ph(Pa)= pression à l’altitude (hauteur) lh

p0(Pa)= pression normale à l’altitude 0 (et à température de 0° C) soit 1,01325.10Pa

K(m-1)= constante de nivellement barométrique- (valeur 4p.10-5 m-1)

Autre formule de ce même calcul   dp/ dl= p0.m' / g.R*.T

où m'(kg/mol)= masse molaire de l'air (soit 0,2896 kg/mol)

g(m/s²)= pesanteur (soit 9,807 m/s²)

R*(J/K)= constante des gaz parfaits (soit 8,314 J/K)

T(K)= température absolue ambiante

 

La pression atmosphérique varie un peu avec la densité de vapeur d’eau dans l’air (la vapeur d'eau étant plus lourde, la pression est un peu plus forte)

 

La pression atmosphérique varie beaucoup  avec l'altitude >>> pratiquement:

-pdiminue de 12 % dans les 1000 premiers mètres d'altitude

-puis diminue de 11% dans les 1000 m. suivants

-puis diminue de 10,6% à la fin des 1000 suivants

-puis diminue de10% dans les 1000 suivants...etc

-et il ne reste que 26% à 10.000 mètres (soit 2,61.10Pa)

A 100 km d'altitude, on définit la frontière de Karman, au-delà de laquelle l'aéronautisme n'est plus possible, par manque de portance (cette grandeur étant proportionnelle à la masse volumique de l'air, qui soudain est trop faible)

 

La pression atmosphérique varie  avec l'altitude, en fonction de la masse d'air située au-dessus et de la température du lieu

pah = pa0.ex

avec pah(Pa)= pression à l’altitude lh

pa0(Pa)= pression à l'altitude 0

x(exposant)= -m.g.l/ k.T   

où m = masse 

g = pesanteur

k = constante de Boltzmann (1,3806503. 10-23J / K)

T= température constante

 

VALEUR MOYENNES de la PRESSION ATMOSPHÉRIQUE en ALTITUDE

à 0 m >> p = 1013 hPa (ou 1,013.10Pa) avec variations de + 6% à -9%

à 2.000 m >> p = 0,79 bar (7,9.10Pa) (la T est ~ 2°C et la densité de l’air ~ 0,82)

à 5.000 m >> p = 0,53 bar (5,3.10Pa) (T est ~ -17°C et la densité de l’air ~ 0,60)

à 10.000 m >> p = 0,26 bar (2,6.10Pa) (T est ~ -50°C et densité de l’air ~ 0,34)

à 16.000 m >> (début de la stratosphère) p = 0,10 bar, soit 10Pa (la température est ~ -56°C, mais remonte quand on va plus haut)

à 20.000m >> p = 0,055 bar (5,5.10Pa) (T est ~ -56°C et la densité de l’air ~ 0,20)

à 60.000 m (mésosphère) p = 0,001 bar, soit 10² Pa (la T ~ -4°C, mais redescend ensuite)

à 80.000 m (début de la thermosphère) p devient négligeable (0,4 Pa) (la température ~ -90°C, mais remonte fort si l'on va plus haut, surtout le jour)

à > 1.000 km (dans l’exosphère) p -qui n'est donc plus "atmosphérique"- vaut 10-11 Pa (pour une température T de -270°C)

 

HAUTEUR MANOMÉTRIQUE

C'est la hauteur d'une colonne de liquide correspondant à une pression donnée

La relation est  l = p / ρ'.g 
où lm(m)= hauteur de liquide, dite manométrique

p(Pa)= pression crée sur la section unitaire de la colonne de liquide

ρ'(kg/m3)= masse volumique du fluide

g(m/s²)= pesanteur

Exemple avec de l'eau :

si p = 1 bar (soit 105Pa) = pression atmosphérique/// g = 9,81 m/s² /// ρ' = 10kg/m3

d'où lm( hauteur manométrique) = 105/(103x 9,81) = 10,19 mètre (c'est la hauteur d'eau équivalente à la pression atmosphérique normale de 1 bar)

On utilise une unité plus petite (nommée M.C.E, mètre de colonne d'eau) qui vaut  0,0981 bar soit ~104Pa soit ~ 10% de la pression atmosphérique

et la très petite unité (le mm d'eau) vaut 9,8 Pa

 

GRADIENT de PRESSION

on désigne sous ce terme la répartition d'une pression sur une certaine hauteur

Donc c'est l'équivalent d'une perte de charge linéaire (dimension L-2.M.T-2)

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