La pression
La pression
Objectif de la séance
À la fin de cette séance, tu seras capable de :
comprendre ce qu’est la pression ;
calculer une pression à partir d’une force et d’une surface ;
convertir des pascals en bars ;
distinguer la pression absolue et la pression relative ;
calculer la pression exercée par un fluide ;
faire le lien avec les manomètres utilisés en froid.
1. Qu’est-ce que la pression ?
Une pression est une force répartie sur une surface.
Plus la surface est petite, plus la pression est importante.
Formule :
P = F / S
P : pression en pascals (Pa)
F : force en newtons (N)
S : surface en mètres carrés (m²)
La force exercée par le poids d’un objet se calcule ainsi :
F = m × g
m : masse en kilogrammes (kg)
g : accélération de la pesanteur, environ 9,81 m/s²
À retenir
La masse s’exprime en kilogrammes (kg).
Le poids est une force et s’exprime en newtons (N).
2. L’unité de pression
L’unité internationale de pression est le pascal, noté Pa.
1 Pa = 1 N/m²
Cela signifie qu’une force de 1 N exercée sur une surface de 1 m² produit une pression de 1 Pa.
En froid, on utilise souvent le bar.
1 bar = 100 000 Pa
Pour passer des pascals aux bars, on divise par 100 000.
3. Calculer la pression exercée par un objet
Exemple : une brique
Une brique a une masse de 2 kg et repose sur une surface de 50 cm².
Étape 1 : calculer la force
F = m × g
F = 2 × 9,81
F = 19,62 N
Étape 2 : convertir la surface
50 cm² = 0,005 m²
Étape 3 : calculer la pression
P = F / S
P = 19,62 / 0,005
P = 3 924 Pa
Pour convertir en bar :
3 924 / 100 000 = 0,03924 bar
4. La pression atmosphérique
L’air qui entoure la Terre exerce une pression appelée pression atmosphérique.
Au niveau de la mer, elle vaut environ :
101 300 Pa, soit environ 1,013 bar
La pression atmosphérique diminue quand l’altitude augmente.
5. Pression absolue et pression relative
La pression absolue
La pression absolue est mesurée à partir du vide absolu.
Elle ne peut pas être négative.
La pression relative
La pression relative est mesurée par rapport à la pression atmosphérique.
Un manomètre qui indique 0 bar à l’air libre ne signifie donc pas qu’il n’y a aucune pression. Cela signifie que la pression est égale à la pression atmosphérique.
Relation entre les deux pressions
Pression absolue = pression relative + pression atmosphérique
Exemple
Un manomètre indique 5 bar de pression relative.
Pression absolue = 5 + 1,013
Pression absolue = 6,013 bar
Lien avec le métier de frigoriste
Lors d’une intervention sur une installation frigorifique, il est important de savoir si la valeur lue est une pression relative ou absolue. Cette distinction permet d’interpréter correctement les mesures du manomètre et les valeurs de vide.
6. La pression statique dans un fluide
Dans un fluide au repos, la pression augmente avec la profondeur.
La pression dépend :
de la masse volumique du fluide ;
de la pesanteur ;
de la hauteur de fluide.
Formule :
P = ρ × g × h
P : pression en pascals (Pa)
ρ : masse volumique en kg/m³
g : accélération de la pesanteur en m/s²
h : hauteur de fluide en mètres (m)
Pour calculer la hauteur de fluide :
h = P / (ρ × g)
La pression peut aussi être exprimée en mètre de colonne d’eau, noté mCE.
Une colonne d’eau d’environ 10 m exerce une pression proche de 1 bar.
7. Exercices
Exercice 1 : la brique
Une brique a une masse de 2 kg et repose sur une surface de 50 cm².
Calcule la force exercée par la brique.
Convertis la surface en m².
Calcule la pression en Pa.
Convertis le résultat en bar.
Exercice 2 : le bidon d’huile
Un bidon d’huile de 20 kg repose sur une base de 3,5 dm².
Calcule la force exercée par le bidon.
Convertis la surface en m².
Calcule la pression en Pa.
Convertis le résultat en bar.
Exercice 3 : pression absolue
Un manomètre indique une pression relative de 4,5 bar.
La pression atmosphérique est de 1,013 bar.
Calcule la pression absolue.
Exercice 4 : colonne d’eau
Une colonne d’eau mesure 5 m de hauteur.
On donne :
ρ = 1 000 kg/m³
g = 9,81 m/s²
Calcule la pression au bas de la colonne.
8. Corrigé
Exercice 1
F = 2 × 9,81 = 19,62 N
50 cm² = 0,005 m²
P = 19,62 / 0,005 = 3 924 Pa
3 924 / 100 000 = 0,03924 bar
Exercice 2
F = 20 × 9,81 = 196,2 N
3,5 dm² = 0,035 m²
P = 196,2 / 0,035 = 5 605,7 Pa
5 605,7 / 100 000 = 0,056 bar
Exercice 3
Pression absolue = 4,5 + 1,013
Pression absolue = 5,513 bar
Exercice 4
P = 1 000 × 9,81 × 5
P = 49 050 Pa
- Force = masse × pesanteur
- 1 bar = 100 000 Pa
- Les manomètres usuels indiquent généralement une pression relative.
- Pression absolue = pression relative + pression atmosphérique
- Pression dans un fluide = masse volumique × pesanteur × hauteur
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