Mesurer la pression atmosphérique

Merci !

Fiches
Classe(s) : 2de | Thème(s) : La pression

Rappels de cours

1 La pression atmosphérique

 La pression atmosphérique est la pression existant dans l’air constituant l’atmosphère ; elle se mesure avec un baromètre. Sa valeur dite normale à l’altitude zéro est 1013hPa.

 La pression atmosphérique patm diminue avec l’altitude.

Lieu

Altitude

patm (valeur approximative)

Bord de la mer

0km

1000hPa

Pistes de ski alpin

2km

800hPa

Sommet du mont Blanc

4,8km

550hPa

2 La loi de Boyle-Mariotte

04430_fiche_40_doc_01

À température constante, la pression p et le volume V d’un nombre donné de molécules de gaz sont liés par la relation :

pV=constante.

exemple Le même gaz occupe un volume double si la pression est divisée par deux.

3 La modification du rythme respiratoire en altitude

 Lors de la pratique d’une activité sportive, le besoin en dioxygène augmente. D’après la loi de Boyle-Mariotte, pour une quantité d’air donnée, le produit de la pression atmosphérique par le volume d’air inspiré est constant : pV=constante. Or en altitude, patm diminue.

 Donc pour inspirer le même nombre de molécules d’air, il faut inspirer un volume V plus grand. Comme le volume des poumons ne peut pas changer, c’est la fréquence respiratoire qui doit être plus élevée.V plus grand. Comme le volume des poumons ne peut pas changer, c’est la fréquence respiratoire qui doit être plus élevée.

Méthodes

Comprendre l’influence de l’altitude

La quantité de matière n, en moles, contenue dans un litre d’air à 0 oC s’exprime en fonction de la pression p, en pascals, selon la relation n=4,4×107p.

1. Déterminer la quantité d’air n1 contenue dans un litre d’air à l’altitude zéro à 0 °C, puis la quantité n2 contenue dans un litre d’air au sommet du mont Blanc. Comparer n1 et n2.

2. Quelle est la conséquence pour un alpiniste ?

Conseils

1. Les valeurs des pressions à utiliser sont à chercher dans le tableau figurant dans les rappels de cours (page précédente).

Solution

1. À l’altitude zéro, p1=1 000 hPa=100 000 Pa=1,0×105 Pa

et à 4,8 km d’altitude p2=550 hPa=55 000 Pa=5,5×104 Pa.

Donc n1=4,4×107×1,0×105=4,4×102 mol

et n2=4,4×107×5,5×104=2,4×102 mol.

Donc n11,8×n2.

2. Pour inspirer autant d’air (et d’oxygène), l’alpiniste devra donc augmenter sa fréquence respiratoire.

Utiliser la loi de Boyle-Mariotte

Une bouteille est remplie de Vi=12 L à la pression de pi=177 bars (à T=0 °C). Quel est le volume d’air respirable quand il est détendu à la pression atmosphérique de pf = 1 013 hPaT=0 °C) ?

Conseils

Pensez à utiliser la loi de Boyle Mariotte.

Solution

D’après la loi de Boyle-Mariotte, pour une même quantité d’air, à température constante, le produit pV reste constant. pi et Vi sont les valeurs initiales dans la bouteille et pf et Vf les valeurs hors de la bouteille. piVi=pfVf, d’où :

Vf=piVipf=1,77×107×1,2×1021,013×105=2,1 m3.

Le volume d’air respirable à pression normale est de 2,1 m3, soit 2 100 L.