Pression

Pression : encyclopédie physique

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Voir « pression » sur le Wiktionnaire.

La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.

En tant que paramètre physique, la pression, tout comme la température, joue un rôle extrêmement important dans la plupart des domaines. Du point de vue de la thermodynamique, il s'agit d'une grandeur intensive.

Sommaire

[modifier] Histoire de la notion de pression

[modifier] Définitions

La pression, notée p admet, selon les branches de la physique que l'on considère, plusieurs définitions qui coïncident toutes :

En mécanique, la pression est définie localement à partir de la composante de la force normale à la surface sur laquelle elle s'exerce. Si on considère une surface élémentaire dS et sa normale locale en M $\vec n(M)$ , la pression p(M) est alors défnie par :

$\vec F \cdot \vec n(M) = p(M)\, dS(M)$

Dans le cas d'une force perpendiculaire à une surface plane d'aire S, on obtient facilement la définition scalaire suivante :

$p = \frac{F}{S}$

Le terme obtenu en construisant le rapport de la composante de la force tangentielle à la surface d'exercice s'appelle la contrainte tangentielle. Elle est homogène à une pression et est mise en jeu dans les phénomènes de viscosité notamment.

En mécanique des milieux continus, la pression est définie comme le tiers de la trace du tenseur des contraintes c'est-à-dire la moyenne des termes diagonaux de ce tenseur. En mécanique des fluides incompressibles, la pression est le multiplicateur de Lagrange permettant de vérifier l'incompressibilité du matériau. On a alors à faire à une définition implicite de la pression.

En thermodynamique, la pression est définie à partir de l'énergie interne $U (V, S, N)$ par : $p=-\biggl(\frac{\partial U}{\partial V}\biggr)_{S,N}\,\!$
Pour un fluide newtonien, la pression est strictement positive car il faut fournir de l'énergie ( $Δ U > O$ ) pour diminuer le volume ( $Δ V < O$ ). Pour les fluides non newtoniens, il est possible d'avoir des pressions négatives. Ces pressions négatives sont dues à des effets de surface et sont reliées à la tension superficielle.

[modifier] Unités et mesures de pression

Il existe plusieurs unités de pression utilisées selon les disciplines.

Le pascal (symbole Pa) est l'unité du système international. Une pression de 1 pascal correspond à une force de 1 newton exercée sur une surface de 1 m².
Le bar est égal à 10⁵ pascal.

Le pièze est une unité dérivée du système mètre-tonne-seconde (système mts) utilisé dans l'ancienne Union Soviétique entre 1933-1955. 1 pz = 1 kPa.
Le psi, de l'anglais pound per square inch (livre par pouce carré) est une unité anglo-saxonne valant 6 894 Pa ou encore 0,068 94 bar. Elle est très utilisée notamment en hydraulique, en oléohydraulique et en hydrostatique.
Le millimètre de mercure (symbole mmHg), encore appelé torr en hommage au physicien italien Evangelista Torricelli, vaut 133,3 Pa.
Le millimètre d'eau, ou le centimètre d'eau.
Le barye (symbole ba) est une unité du système CGS. Il vaut une dyne par centimètre carré ou 0,1 pa.
L'atmosphère normale (symbole atm) vaut 101 325 Pa
L'atmosphère technique (symbole at) ou ATA équivaut à 98 066,5 Pa.

Il existe des gammes de composants pouvant supporter des plages de pression jusque 10 000 Bars en gaz ou liquide^[1].

[modifier] Ordres de grandeurs

Article détaillé : Ordre de grandeur (pression).

[modifier] Mesures de pression

La mesure d'une pression fait appel à des techniques très diverses, directes ou indirectes, selon les gammes de pression en jeu.

L'appareil de mesure de la pression est le manomètre. Pour la pression atmosphérique, on utilise le baromètre. On peut également utiliser un vacuomètre pour mesurer la pression d'un gaz dans un tube à vide ou encore un hypsomètre, dispositif basé sur la température d'ébullition d'un liquide.

Sonde de pression
jauge de Penning
jauge de Pirani
Fluorescence du rubis

[modifier] Vers les basses pressions

Vide
Technologie du vide
Pompe à vide

[modifier] Vers les hautes pressions

Autoclave
Cellule à enclumes de diamant

[modifier] La pression dans différents domaines

[modifier] En plongée sous-marine

En plongée sous-marine, la pression qui s'exerce sur les tissus biologiques et sur les gaz inspirés a une grande importance. Sa variation peut être considérable en fonction de la profondeur atteinte.

On différencie alors les :

pression atmosphérique : pression de surface dans des conditions habituelles (normalement aux alentours de 1013 mb mais usuellement considérée comme équivalent à 1 bar)
pression hydrostatique : variable en fonction de la profondeur atteinte - cette pression augmente de 1 bar par tranche de 10 mètres sous l'eau (0,98 bar dans l'eau douce et 1,007 bar dans l'eau de mer)
pression absolue : c'est la somme des pressions atmosphériques et hydrostatique

[modifier] En météorologie

Pression atmosphérique
Baromètre

[modifier] En hydrostatique, la poussée d'Archimède

La poussée d'Archimède exercée par un fluide au repos sur un corps immergé peut être définie comme étant la résultante des forces de pression s'appliquant sur la surface de cet objet.

[modifier] Notes et références

↑ Source: www.autoclave-france.fr

[modifier] Voir aussi

[modifier] Articles connexes

Conversion des unités
Pression partielle
Hydraulique
Moteur hydraulique
Pompe hydraulique
Vérin
Hydraulicien
Système hydraulique
Pompe oléohydraulique
Transmission hydrostatique
Moteur hydraulique
Hydromécanique
Machine hydraulique

[modifier] Bibliographie

La pression : un outil pour les sciences, sous la dir. de Jean-Claude Chervin et Jean Peyronneau, CNRS éditions, coll. « Sciences et techniques de l'ingénieur », 2003 (ISBN 2-271-06106-7)