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Physique

Pression en physique : définition, types, unités et propriétés

Pression en physique : définition, types, unités et propriétés

La pression est la grandeur physique qui mesure la force exercée sur une unité de surface appliquée dans une direction perpendiculaire à celle-ci. Il peut être calculé en divisant la force appliquée par la surface sur laquelle cette force est appliquée.

La formule mathématique pour calculer la pression est :

Pression = Force / Surface

Cette grandeur physique peut avoir des effets différents selon le contexte dans lequel elle est appliquée. Par exemple, en dynamique des fluides et en mécanique des fluides en particulier, la pression est liée à des propriétés telles que la densité et la hauteur du fluide. De nombreux phénomènes physiques tels que la flottabilité et le fonctionnement des fluides dans les conduites et les systèmes hydrauliques dépendent de la pression.

Dans le domaine de l'énergie nucléaire, la pression dans un réacteur nucléaire est importante pour assurer un transfert de chaleur efficace, contrôler la réactivité, maintenir l'intégrité du système de confinement, assurer la sécurité et contribuer à l'efficacité énergétique.

Types de pression

Il existe les types suivants :

  • Pression hydrostatique : celle exercée par les liquides qui ne peuvent pas être comprimés sur les objets qui sont en contact avec eux.

  • Pression absolue : c'est la somme de la force par unité de surface d'un système donné et de celle de l'air qui l'entoure.

  • La pression manométrique (également appelée pression relative) est la différence entre l'absolu (vrai) et l'atmosphérique.

  • Pression atmosphérique : c'est la force par unité de surface que l'air exerce sur la surface de la terre. Au niveau de la mer, 1 atm est égal à 101325 Pa.

  • Artériel ou sanguin : quand on se réfère à la force exercée par le sang sur la surface interne des artères.

  • Osmotique : c'est la force exercée par unité de surface d'une solution contre une membrane semi-perméable fermée.

Unités de pression

L'unité de pression dans le système international d'unités est le pascal (Pa), en l'honneur de Blaise Pascal. Un pascal est la pression exercée par une force totale d'un newton agissant uniformément sur un mètre carré (Pa = N / m2 ).

Le Pascal (Pa) est une petite unité, et il est parfois pratique d'utiliser d'autres unités de mesure :

  • Millimètre de mercure (mmHg) : est une unité encore utilisée pour mesurer la pression en médecine, météorologie, aviation et équivaut à 133 322 387 415 Pa.

  • bar. L'utilisation de cette unité est acceptée au sein du SI bien qu'elle ne soit pas recommandée. Il est souvent utilisé car il a une valeur très proche de 1 atm. 1 bar = 100 000 Pa

  • Hectopascals (HPa) : Cette unité est utilisée en météorologie et est égale à 100 Pa.

  • Atmosphère (atm) : L'atmosphère est une unité qui indique la pression que l'atmosphère terrestre produit en moyenne à la surface de la terre.

  • Kiloponds par centimètre carré (kp/cm2) : Cette unité est utilisée en ingénierie. Le kilopond est égal au poids d'une masse d'un kilogramme (9,8 N).

  • Livre de force par pouce carré (lbf/in²) : c'est une unité qui appartient au système anglo-saxon. Pour s'y référer, l'acronyme psi (livres-force par pouce carré) est également utilisé.

Comment mesure-t-on la pression en physique ?

En physique, la pression est mesurée à l'aide d'une variété d'instruments et de techniques selon le système ou le phénomène étudié. Voici quelques exemples:

  1. Manomètres : servent à mesurer la pression dans les gaz et les liquides. Ces instruments mesurent la pression en se basant sur la déformation d'un élément sensible à la pression ou en mesurant la hauteur d'une colonne de liquide en équilibre avec la pression.

  2. Baromètres : Les baromètres sont des instruments spécialement conçus pour mesurer la pression atmosphérique.

  3. Capteurs de pression : dans les applications plus avancées, des capteurs de pression électroniques sont utilisés pour convertir la pression en un signal électrique.

  4. Tubes en U : une extrémité du tube est connectée au système où la pression doit être mesurée, et l'autre extrémité est maintenue ouverte ou connectée à un point de référence connu. La différence de hauteur des fluides des deux côtés du tube en U fournit une mesure de la différence de pression.

Pression dans les liquides, les solides et les gaz

La pression dans les liquides, les solides et les gaz se comporte différemment en raison des propriétés intrinsèques de chaque état de la matière, comme vous pouvez le voir ci-dessous :

Pression dans les liquides

Dans les liquides, la pression est transmise de manière isotrope, c'est-à-dire dans toutes les directions de manière égale selon le principe de Pascal.

Pression en physique : définition, types, unités et propriétésLa pression dans un liquide dépend de la profondeur à laquelle il se trouve et de la densité du liquide. À plus grande profondeur, la pression augmente en raison du poids du liquide au-dessus. Cela est dû à la pression hydrostatique, qui est le résultat de la force exercée par le poids du liquide sur une surface donnée.

La pression hydrostatique est calculée à l'aide de la formule P = ρgh, où P est la pression, ρ est la densité du liquide, g est l'accélération due à la gravité et h est la hauteur ou la profondeur du liquide.

Pression dans les solides

Dans les solides, la pression se manifeste comme une force appliquée à une surface donnée. La pression dans un solide est le résultat de la répartition de la force sur la zone de contact.

Lorsque la force appliquée augmente, la pression augmente également. La pression dans les solides peut être calculée en divisant la force appliquée par la surface sur laquelle cette force est appliquée.

Pression dans les gaz

Dans les gaz, la pression est due aux collisions des molécules de gaz contre les parois du récipient qui le contient. Plus le nombre de molécules est grand ou plus l'énergie cinétique des molécules est grande, plus il y aura de collisions et donc plus de pression.

La pression d'un gaz peut être calculée à l'aide de la loi des gaz parfaits, qui stipule que la pression est directement proportionnelle à la température absolue et au nombre de molécules présentes, et inversement proportionnelle au volume.

Cette loi est exprimée mathématiquement par P = nRT/V, où P est la pression, n est le nombre de moles de gaz, R est la constante du gaz idéal, T est la température absolue et V est le volume du gaz.

La pression sur les gens

Dans le contexte de la santé, la pression fait généralement référence à la pression artérielle, qui est la force exercée par le sang contre les parois des artères lorsque le cœur bat et se détend. La pression artérielle est exprimée par deux valeurs : la pression systolique et la pression diastolique.

  • Pression systolique : C'est la première valeur enregistrée lors de la mesure de la pression artérielle et représente la pression dans les artères lorsque le cœur se contracte et pompe le sang vers le corps.

  • Pression diastolique : C'est la deuxième valeur enregistrée et représente la pression dans les artères lorsque le cœur se détend entre les battements.

La tension artérielle est mesurée en millimètres de mercure (mmHg) et est exprimée sous forme de fraction, par exemple 120/80 mmHg. Le premier chiffre (la pression systolique) est plus grand parce qu'il est mesuré pendant la contraction du cœur, tandis que le second chiffre (la pression diastolique) est plus petit parce qu'il est mesuré pendant la relaxation du cœur.

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Date de Publication: 18 novembre 2021
Dernière Révision: 16 juillet 2023