La pression atmosphérique
De la pression sans le savoir
Où que tu te trouves sur terre tu baignes dans un mélange de gaz, l’air qu’on appelle l’atmosphère. C’est une couche d’environ 10 km d’épaisseur . Cette couche possède bien entendu une masse et donc un poids. Imaginons une colonne d’air au-dessus de ta tête. Cette colonne aurait 1 cm2 de section et 10 km de hauteur. Cette colonne appuierait sur ton bras ou sur ta tête avec une force de 10 newton correspondant à une masse de 1 kg.
Imagine que sur chaque cm2 de ton être on place une masse de 1 kg.
Si ta main est assimilée à un rectangle de 10 cm sur 5 cm dont la surface serait 50 cm2, alors c’est comme si tu avais dans chaque main une masse de 50 kg. Un vrai culturiste.
Expériences
Expérience impossible :
je prends un tube en verre de 10,20 m de long et de section 1cm2 en prenant soin de ne pas le casser !! Je le remplis d’eau et je le retourne sur une cuve pleine d’eau également. Je constate que le niveau de l’eau dans le tube baisse un peu mais reste stable aux environs de 10 m.
Que se passe-t-il ?
La colonne d’air au dessus de la cuve possède les dimensions suivantes
Section 1 cm2 = 0,0001 m2 = 10-4 m2
Hauteur : 10 km = 10 000 m = 104 m
Le volume de la colonne sera donc
Va= 10-4 x 104 =0,0001 x 10 000 = 1 m3
La masse de 1 m3 d’air est environ 1 kg
Le tube d’eau possède les dimensions suivantes :
section 1 cm2 = 0,0001 m2 = 10-4 m2
Hauteur 10 m
Volume d’eau remplissant le tube :
Ve =10-4 x 10 = 0,0001 x 10 = 10-3 =0,001 m3
La masse de 1 m3 d’eau est 1 000kg
La masse de 0,001 = 10-3 m3 sera donc
de 1 kg.
Il y a équilibre entre la masse d’eau et la masse d’air.
L’air appuie sur l’eau de la cuve avec une force ou un poids correspondant à une masse de 1 kg. Ce qui fait monter l’eau dans le tube de 10 m.
Dans un bol met de la pâte à modeler. Appuie dessus, la pâte monte sur les côtés. Plus tu appuie, plus elle monte.
Expérience possible :
J’ai toujours ma colonne d’air imaginaire de 1 m3 .Mais cette fois dans la cuve j’ai mis du mercure au lieu de l’eau.
La hauteur du mercure est de 0,760 m
Le volume de ce mercure sera donc
Vm =0,760 x 0,0001= 7,6 x 10-1 x 10-4
=0,000076 m3 = 7,6 x 10–5 m3
La masse de 1 m3 de mercure est d’environ 13 000 kg.
La masse du mercure située dans le tube sera donc :
0,000076 x 13 000= 7,6 x 10-5 x 1,3 x 104
= preque 1 kg
On ne trouve pas exactement 1 car on ne tient pas compte de toutes les décimales.
Ainsi, il y a bien équilibre entre la colonne d’air de masse 1 kg et la colonne de mercure de masse 1 kg
.
Mesure
Nous avons mesuré la pression qu’exerce notre colonne d’air en kilogramme par centimètre carré : kg/cm2 , kg.cm-2 , car nous avons pris des unités de la vie quotidienne. C’est d’ailleurs avec ces unités que les scientifiques ont commencé à travailler. La pression exercée par une force due à une masse de 1 kg sur une surface de 1 cm2 est appelée Bar.
C’est une approximation.
Ci contre, une masse de 1 kg appuie sur une surface de 1 cm2 . La masse exerce une pression de 1 bar.
La météorologie utilise maintenant le système International des poids et mesures qui pour les pressions est le pascal (en hommage à Blaise).
La masse se mesure en kg, le poids en newton P= mg = masse multiplié par 9,81.Les surfaces en m2 .
Ci contre, une masse de 1 kg, ayant donc un poids de 9,81 nextons exerce une pression sur une surface de 1 m2 . La masse exerce une pression de 1 pascal, 1 Pa.
Au bord de la mer, donc à l’altitude 0, la pression atmosphérique à température et humidité normale est de 101 321 Pa. En général on utilise l’hectopascal qui vaut 100 Pascal. Et dans ce cas la pression vaut 1013 hPa, ce qui correspond à 1013 mBa et à 76 cm de mercure.
Les variations de pression atmosphérique
La pression atmosphérique dépend de l’altitude.
La pression atmosphérique dépend du poids (et donc de la masse) de la colonne d’air imaginée ci-dessus qu’elle ait une section (une surface) de 1 cm2 ou 1 m2 .
Ainsi la pression atmosphérique varie avec l’altitude puisque la colonne aura une hauteur moins importante au sommet de l’Everest qu’à Marseille.
La pression atmosphérique varie avec la température.
L’air chaud se dilate (Tout ce qui est chaud se dilate). Les molécules d’air dans la colonne vont s’espacer. leur quantité va diminuer puisqu’on garde le même volume. La quantité d’air va diminuer donc sa masse et son poids. La pression atmosphérique diminue.
Au contraire l’air froid se contracte, il y a plus d’air dans le même volume donc la masse augmente, le poids augmente et la pression atmosphérique augmente.
L’air humide est plus léger que l’air sec.
Une mole (un paquet de 6,02 x 1023 molécules) d’oxygène à une masse de 32 g
Un mole d’azote a une masse de 28 g
Une mole d’eau a une masse de 18 g
Plus un volume d’air donné contiendra de l’eau plus il s’allégera.
Masse d’un volume d’air sec, sans vapeur d’eau .
L’air sec “absorbe” plus d’humidité que l’air humide.
L’air chaud “absorbe” plus d’humidité que l’air froid.
le linge sèche mieux dans une atmosphère sèche et chaude.
Suivant sa température, l’air ne peut absorber qu’une certaine quantité de vapeur d’eau.
C’est l’humidité absolue de saturation.
Ainsi à 20° C l’air est capable d’absorber 2o g de vapeur d’eau par m3 .
Elle ne peut pas en prendre plus. 
Si l’air se réchauffe elle pourra absorber un peu plus de vapeur d’eau. L’eau de la mer s’évapore vers la masse d’air.
A 30°C elle peut en absorber au maximum environ 40 g 
Si l’air se refroidi, il aura trop de vapeur d’eau par rapport à ce qu’il peut en contenir. Alors, cette vapeur d’eau se transforme en liquide. Il pleut. 
On note aussi l’humidité relative. Par exemple dans une chambre.
C’est le pourcentage de vapeur d’eau que contient l’air par rapport à son humidité absolue de saturation à une température donnée.
Ainsi supposons qu’il face chaud 30° C.
A cette température l’humidité absolue de saturation est de 40 g par m3 . La masse d’air ne peut contenir que 40 g de vapeur d’eau dans un m3 .
Supposons que cette masse d’air n’en contienne que 24 g
Son humidité relative sera de 60% (24 divisé par 40 multiplié par 100)
Dans une chambre de bébé, pour son confort et pour sa santé, la température sera comprise entre 18 et 21° C et le taux d’humidité relative entre 50 et 55%.
Les facteurs à connaître pour calculer une pression atmosphérique :
L’altitude
La température
Le taux d’humidité
de l’air baignant ce lieu.
On a vu que la pression normale était de 1013 hPa (hectopascal)
Au dessus , on a des hautes pressions : anticyclone
Au dessous, on a des basses pressions : dépressions pouvant engendrer des cyclones.
L’air, donc le vent circule depuis les hautes pressions jusqu’aux basses pression.
Plus la différence entre les hautes pressions et les basses pressions est importante, plus le vent a une vitesse élevée, plus il est fort.
Petite mise au point :
Lorsque l’air est chargé d’humidité, on a une impression de lourdeur. On dit “il fait lourd”.
En fait du fait de son excès d’humidité, l’air est plus léger.
Cette impression de lourdeur vient de ce que l’air trop humide, saturé, ne peut plus absorber notre transpiration qui ne s’évapore pratiquement plus et ruisselle sur notre peau.