pression atmosphèrique

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 et avec l’altitude).

CALCUL de la PRESSION ATMOSPHERIQUE (loi barométrique)

ph = 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 1,01325.105 Pa

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

Autre formule de ce même calcul   dph / dlh = 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

 

Elle varie beaucoup avec l'altitude >>> pratiquement ph diminue de 12 % dans les 1000 premiers mètres d'altitude, puis de 11% dans les 1000 suivants, puis de 10,6% à la fin des 1000 suivants, puis de 10% dans les 1000 suivants et il ne reste que 26% à 10.000 mètres (soit 2,61.105 Pa)

On définit , à 100 km d'altitude, 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 formule de variation avec l'altitude montre qu'elle varie 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.lh / k.T   

où m = masse 

g = pesanteur

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

T= température constante

 

VALEURS DE LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE EN ALTITUDE

à 0 m >> p = 1013 hPa (ou 1,013.105 Pa) en moyenne (variations de + 6% à -9%)

à 2.000 m >> p = 0,79 bar (7,9.104 Pa) (la T est # 2°C et la densité de l’air # 0,82)

à 5.000 m >> p = 0,53 bar (5,3.104 Pa) (T est # -17°C et la densité de l’air # 0,60)

à 10.000 m >> p = 0,26 bar (2,6.104 Pa) (T est # -50°C et densité de l’air # 0,34)

à 16.000 m >> (début de la stratosphère) p = 0,10 bar, soit 104 Pa (la température est # -56°C, mais remonte quand on va plus haut)

à 20.000m >> p = 0,055 bar (5,5.103 Pa) (T est # -56°C et la densité de l’air # ....)

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

à 80 km (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

Donc on peut donner une pression atmosphérique en hauteur de liquide (hauteur d'eau en général)

l m = p / ρ'.g
où lm(m)= hauteur manométrique

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

ρ'(kg/m3)= masse volumique du fluide

g(m²/s)= pesanteur

Exemple avec de l'eau :

si p = 1 bar (soit 105 Pa), avec g = 9,81 m/s² et comme ρ' = 103 kg/m3

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

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

et 1 mm d'eau = 9,8 Pa

 

PRÉSENCE d'un SON DANS L'AIR

La pression acoustique créée par le son (ou bruit) s'ajoute à la pression atmosphérique