L'air est un gaz : il est compressible et expansible. L'espace vide entre les molécules du gaz peut en effet augmenter ou diminuer.
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L'air exerce une pression sur tout ce qui l'entoure. L'unité légale de la pression est le pascal, noté Pa.
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On mesure la pression d'un gaz à l'aide d'un manomètre ou d'un capteur électronique de pression.
La pression d'un gaz se mesure avec un manomètre. Celui-ci est gradué en bar (1bar = 100000 Pa)
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Dans les conditions habituelles, la pression atmosphérique au niveau de la mer, mesurée avec un baromètre, est de 1013 hPa.
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La pression de l'air diminue quand le volume qu'il occupe augmente, et augmente quand le volume diminue.
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La masse de 1 L d'air est 1,3 g dans les conditions habituelles de température et de pression.
Exercices
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Un seul litre d'air contient plus de 20000 milliards de milliards de molécules ! C'est gigantesque.
Observons l'effet de la chaleur sur la pression :
De l'air est enfermé dans un ballon, relié à un manomètre à eau (un tube en U rempli de liquide coloré). Au départ, la pression de l'air dans le ballon est la même que la pression de l'air extérieur qui appuie sur le liquide coloré côté gauche. Que se passe-t-il si on réchauffe l'air du ballon en y posant les mains ?
Passe avec la souris sur la photo pour le découvrir !
Explications : l'air du ballon devenant plus chaud, ses molécules gagnent en énergie, elles sont plus agitées, donc la pression augmente. Dans le tube en "U", l'air pousse plus à droite qu'à gauche !
En refroidissant de l'air, c'est l'effet inverse, la pression diminue.
Observe cette bouteille remplie d'air placée quelques instants au congélateur :
A l'extérieur, les innombrables chocs de molécules d'air sur la bouteille ne changent pas. Par contre, dans la bouteille, les molécules d'air "poussent" moins. résultat, la bouteille est écrasée par la pression extérieure plus forte !
Enfermons de l'air dans une seringue.
Représentons quelques molécules d'air (4 molécules de diazote en bleu pour une molécule de dioxygène en rouge) en mouvement. Clique sur l'image pour les observer !
Leur agitation est responsable de la pression de l'air à l'intérieur. A noter qu'il y a autant de molécules d'air partout autour de la seringue qui exercent la même pression dehors !
Si on pousse sur le piston de la seringue, il y aura toujours le même nombre de molécules d'air enfermées, mais elles auront moins de place, le volume aura diminué.
Clique sur l'image. La pression est alors plus forte qu'à l'extérieur. Si on lâche le piston, il recule jusqu'à sa position de départ !
Si maintenant on tire sur la seringue, le volume d'air augmente, les molécules ont plus d'espace, les chocs sont moins fréquents : la pression baisse.
Si on lâche le piston, il repart vers la droite, car l'air extérieur "pousse" plus fort.
On précise température normale (20°C) car plus l'air est chaud, plus il se dilate (augmente de volume) et pèse donc moins pour un même volume (C'est le principe d'une montgolfière !).
A l'inverse, plus l'air est froid, plus il pèse lourd, sa masse volumique augmente.
Une pression normale correspond à la pression atmosphérique moyenne (1013 hPa).
On vérifie bien que les gaz sont nettement plus légers que les liquides. 1 L d'air pèse 1,3 g, alors qu'un litre d'eau liquide pèse 1 kg ou 1000 g (rappel de 5e). Les solides sont généralement encore plus lourds (exception : l'eau), car les molécules qui les composent sont plus "serrées". 1 L de fer solide pèse presque 8 kg, 1 L d'or presque 20 kg !
