Pression de formule absolue, comment elle est calculée, exemples, exercices

La pression absolue C'est celui qui est mesuré par rapport au vide absolu, donc c'est toujours une quantité positive. Cela a du sens, car dans le vide, il y a peu importe qui exerce la force, et par conséquent il n'y a pas de pression.

D'un autre côté, la pression relative est toujours mesurée par rapport à une autre qui est considérée comme une référence, étant la plus habituelle qui exerce la masse gazeuse qui entoure la terre: notre atmosphère, puisque nous y sommes toujours soumis.

Figure 1. La pression absolue est toujours mesurée par rapport au vide. Source: F. Zapata.

Pour cette raison, la plupart des instruments utilisés pour mesurer la pression, appelée manomètres, Ils sont calibrés de sorte que zéro correspond précisément à une telle pression atmosphérique.

La pression atmosphérique est définie comme la force par unité de zone exercée par la Terre.

Lorsque vous utilisez des instruments tels qu'un compteur de pression pour les pneus, par exemple, ce que nous mesurons réellement, c'est la différence entre la pression des pneus et celle qui exerce l'atmosphère. Cependant, il existe également des instruments pour mesurer la pression absolue, baromètres.

Laisser p_{UN B} La pression absolue, p_{AU M} Pression atmosphérique standard (au niveau de la mer) et P_homme  (ou en anglais p_Jauge) Celui qui mesure le manomètre, la relation entre eux est:

P_{UN B} = P_{AU M} + P_homme

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Comment la pression absolue est-elle calculée?

Comme les baromètres sont les instruments qui mesurent la pression absolue, on l'appelle parfois pression barométrique. C'est très simple.

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Il convient de préciser que la pression atmosphérique varie selon le lieu de la terre où elle est mesurée, car elle dépend de l'altitude, de la température et d'autres conditions climatiques. La valeur standard de P_{AU M} À Pascal, il est 101325 PA, étant normal qu'il varie dans la plage de 96000 à 105000 PA.

Si un liquide a une pression manométrique de 65000 PA dit que, concernant la pression atmosphérique, cela signifie que sa pression absolue est, selon l'équation précédente:

P_abdos = 65000 + 101325 PA = 166325 PA.

- Mesure de la pression atmosphérique

La pression atmosphérique est mesurée avec un baromètre, un appareil inventé en 1643 par le physicien italien et assistant de Galileo, appelé évangéliste Torricelli (1608-1647).

Dans sa célèbre expérience, Torricelli a rempli un tube de mercure, d'une longueur supérieure à 762 mm et en gardant l'une de ses extrémités ouvertes, l'a renversée sur un récipient ouvert, également plein de mercure.

Le scientifique a observé que la colonne liquide a toujours atteint une certaine hauteur H, laissant un vide, à l'exception de la présence d'une petite quantité de vapeur de mercure.

Cette hauteur H est proportionnelle à la pression P à la base de la colonne liquide:

H = p / γ_HG

Où γ_HG C'est le poids spécifique du mercure, défini comme un poids par unité de volume ou aussi comme le produit de la densité par l'accélération de la gravité G. La pression atmosphérique serait la somme de la pression de vapeur de mercure au sommet du tube et de la pression P, mais la première est si petite que dans la pratique P coïncide avec P_{AU M}.

De cette façon:

h = p_{AU M}/ γ_HG → P_{AU M} = γ_HG x h

Torricelli a observé que la hauteur de la colonne était maintenue à 760 mm et sachant que la densité du mercure est de 13600 kg / m / m³ Et l'accélération de la gravité est de 9.91 m / s², Il est obtenu que la pression atmosphérique vaut:

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P_{AU M} = γ_HG x h = 13600 x 9.8 x 0.760 PA = 101293 PA.

- Unités pour la pression atmosphérique

D'autres valeurs de pression atmosphérique dans différentes unités sont 1.013 bar = 1013 millibares = 14.70 lb / in² (livres par pouce carré ou psi, unité d'utilisation courante dans les pays en anglais).

Il y a aussi une unité qui prend sa valeur comme référence, appelée précisément atmosphère, de sorte que 1 atmosphère (abrégé AU M) équivalent à 101293 PA.

La pression atmosphérique peut également être exprimée directement dans MM de Hg, une unité qui est maintenant connue sous le nom de Torr, en l'honneur de l'évangéliste Torricelli.

Figure 2. Baromètre à colonnes de mercure. Source: Wikimedia Commons.

La hauteur de la colonne de mercure diffère selon l'endroit, il en résulte donc une valeur différente de p_{AU M}. Par exemple, dans certaines villes d'Amérique latine, située à différentes altitudes au-dessus du niveau de la mer:

-Mexico: 585 mm

-Caracas: 674 mm

-Bogotá: 560 mm

-La Paz: 490 mm

Exemples

- Les êtres vivants sur Terre sont adaptés à la pression atmosphérique, qui est une pression absolue causée par le poids des gaz qui composent l'atmosphère. Ainsi, bien que nous ne le percevons pas comme une force sur nous, cette pression existe et est nécessaire pour maintenir la vie telle que nous le connaissons.

- Le concept de pression absolue est utilisé en continu lors de l'étude du climat et de l'atmosphère terrestre, ainsi que dans le design des baromètres.

- Un autre exemple de l'utilisation de la pression absolue consiste à déterminer la hauteur de l'avion à l'aide de l'altimètre. Comme la pression atmosphérique subit des variations avec la hauteur, ce n'est pas une bonne idée de la transformer en référence, donc une pression absolue est utilisée pour assurer la précision des mesures, très importante pour la sécurité des vols.

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Exercices résolus

- Exercice 1

Un manomètre se connecte à une caméra, jetant une mesure de 24 kPa, dans un endroit où la pression atmosphérique est de 92 kPa. Quelle est la pression absolue de la caméra?

Solution

Les données de déclaration ont des pressions en KPA ou en kilopascal. La Pascal est une unité assez petite, donc les préfixes kilo, méga et giga sont fréquents. Un KPA équivaut à 1000 PA, mais comme les deux données sont dans les mêmes unités, vous pouvez ajouter sans problèmes et à la fin de la conversion en Pascal si vous le souhaitez.

Utilisation de l'équation: P_{UN B} = P_{AU M} + P_homme Et remplacer les valeurs demeure:

P_{UN B} = 92 kPa + 24 kPa = 116 kPa = 116000 PA

- Exercice 2

Pour la plupart des applications quotidiennes, telles que la mesure de la pression des pneus ou de la compression d'un moteur, le niveau de référence de pression 0 est considéré comme une pression atmosphérique.

Ainsi, lorsque le compteur de pression d'un pneu montre une valeur de 32 psi, c'est une pression relative. Quelle est la pression absolue dans le pneu dans ce cas?

figure 3. Le compteur de pression des pneus mesure la pression par rapport à la pression atmosphérique. Source: Pixabay.

Solution

La pression absolue est la somme de la valeur lancée par le compteur de pression et celle de la pression atmosphérique à l'endroit. Comme indiqué précédemment, l'unité PSI est couramment utilisée dans les pays en anglais.

Prendre la valeur standard de 14.7 psi, la pression absolue du pneu est:

P_abdos = 32.0 psi + 14. 7 psi = 46.7 psi 46.7 lb / in²

Les références

1. Cimbala, C. 2006. Mécanique des fluides, des fondamentaux et des applications. MC. Graw.
2. Mott, R.  2006. Mécanique des fluides. 4e. Édition. Pearson Education.
3. Quora. Qu'est-ce que la pression absolue? Récupéré de: Quora.com
4. Se trouve, un. 2006. Mécanique des fluides, une introduction physique. Alpha Omega.
5. Streeter, V. 1999. Mécanique des fluides. McGraw Hill.
6. Zapata, f. Pression et profondeur. Récupéré de: Francesphysics.Blogspot.com.