Distinguer pression et force pressante

La pression, notée p, représente la quantité de force exercée par unité de surface. Elle correspond au quotient de l’intensité F de la force pressante $\vec{F}$ par la surface pressée S: $p = \frac{F}{S},$ avec p en pascal (Pa), F en newton (N) et S en mètre carré (m²).
L’unité de la pression est le Pascal (Pa) dans le système international. Une pression de 1 Pa correspond à une force de 1 N qui s’exerce sur une surface de 1 m². Le pascal est donc une unité de mesure caractéristique d’une faible pression.
Il existe d’autres unités usuelles :
- –le bar : 1 bar = 10⁵ Pa = 100 000 Pa ;
- –l’atmosphère (atm) : 1 atm = 101 325 Pa = 1 013,25 hPa ;
- –le psi (pound per square inch), utilisé en aéronautique : 1 psi = 6 894 Pa.

Un manomètre est un instrument qui mesure la pression par rapport à une référence, en général la pression atmosphérique. Le baromètre permet de mesurer la pression atmosphérique, c’est un manomètre absolu.
On distingue plusieurs pressions :
- –la pression atmosphérique (P_atm), au niveau de la mer, à 0°C, est de 1,013 × 10⁶Pa ;
- –la pression effective ou relative (P_eff, P_rel) est celle que l’on mesure avec un manomètre;
- –la pression absolue (P_abs) mesure la pression réelle du fluide.

Remarque

La pression atmosphérique dépend :

–des conditions météorologiques : lorsqu’il fait beau, la pression est haute (conditions anticycloniques ou d’anticyclone) et lorsqu’il pleut, la pression diminue (conditions dépressionnaires ou de dépression) ;
–de l’altitude : elle diminue lorsque l’altitude augmente.

La pression à la surface de l’eau est la pression atmosphérique.
La différence de pression $P_{B} {- P}_{A}$ entre deux points A et B d’un fluide au repos est donnée par la relation : $P_{B} - P_{A} = ρ \times g \times h$ avec :
- – $ρ$ : la masse volumique du fluide en kg/m³;
- –g : l’intensité de la pesanteur en N/kg ;
- –h : la différence de profondeur entre les points A et B en m ;
- – $P_{B} et P_{A}$ : les pressions aux points A et B en Pa.

À savoir

Tous les points à un même niveau ont la même pression.

La pression augmente avec la profondeur : elle gagne environ 1 bar tous les 10 m.

Si le point A est à la surface de l’eau, on a $P_{A} = P_{atm}$ et la pression au point B est alors : $P_{B} = P \times g \times h_{B}$ .

À l’aide d’une seringue et d’un capteur de pression, on relève la pression en fonction du volume d’air dans la seringue.
La courbe obtenue P = f(V) est une hyperbole du type $P = \frac{a}{V}$ .
À température constante, pour une quantité de matière (en mol) donnée de gaz, on a donc : P × V = constante. Cette relation est appelée loi de Boyle-Mariotte.
Dans les conditions normales de pression et de température, on applique la loi des gaz parfaits : $P \times V = n \times R \times T$ avec :
- –P : la pression du gaz (Pa) ;
- –V : le volume du gaz (m³) ;
- –n : la quantité de matière (mol) ;
- –R : la constante des gaz parfaits (R = 8,3 J.K^-1.mol^-1) ;
- –T : la température en kelvin (K).

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