Définition de la pression, unités et exemples

Dans la science, pression est une mesure de la force par unité de surface. L'unité de pression SI est le pascal (Pa), ce qui équivaut à N / m² (newtons par mètre carré).

Exemple de base

Si vous aviez 1 newton (1 N) de force répartie sur 1 mètre carré (1 m²), le résultat est 1 N / 1 m² = 1 N / m² = 1 Pa. Cela suppose que la force est dirigée perpendiculairement vers la surface.

Si vous augmentez la force mais que vous l'appliquez sur la même zone, la pression augmente proportionnellement. Une force de 5 N répartie sur la même zone de 1 mètre carré serait de 5 Pa. Cependant, si vous augmentez également la force, vous constaterez que la pression augmente en proportion inverse de l'augmentation de la zone.

Si vous aviez 5 N de force répartis sur 2 mètres carrés, vous obtiendriez 5 N / 2 m² = 2,5 N / m² = 2,5 Pa.

Unités de pression

Une barre est une autre unité de pression métrique, mais ce n'est pas l'unité SI. Il est défini comme 10 000 Pa. Il a été créé en 1909 par le météorologue britannique William Napier Shaw.

Pression atmosphérique, souvent noté comme p_une, est la pression de l'atmosphère terrestre. Lorsque vous vous tenez dehors dans l'air, la pression atmosphérique est la force moyenne de tout l'air au-dessus et autour de vous qui pousse votre corps.

La valeur moyenne de la pression atmosphérique au niveau de la mer est définie comme 1 atmosphère ou 1 atm. Étant donné qu'il s'agit d'une moyenne d'une quantité physique, l'amplitude peut changer au fil du temps en fonction de méthodes de mesure plus précises ou peut-être en raison de changements réels dans l'environnement qui pourraient avoir un impact global sur la pression moyenne de l'atmosphère..

• 1 Pa = 1 N / m²
• 1 barre = 10 000 Pa
• 1 atm ≈ 1.013 × 10⁵ Pa = 1,013 bar = 1013 millibar

Comment fonctionne la pression

Le concept général de force est souvent traité comme s'il agissait sur un objet de manière idéalisée. (Ceci est en fait courant pour la plupart des choses en science, et en particulier en physique, car nous créons des modèles idéalisés pour mettre en évidence les phénomènes auxquels nous prêtons une attention particulière et ignorons autant d'autres phénomènes que nous pouvons raisonnablement.) Dans cette approche idéalisée, si nous disons qu'une force agit sur un objet, nous dessinons une flèche indiquant la direction de la force, et agissons comme si la force se produisait à ce point.

En réalité, cependant, les choses ne sont jamais aussi simples. Si vous poussez sur un levier avec votre main, la force est en fait répartie sur votre main et pousse contre le levier réparti sur cette zone du levier. Pour rendre les choses encore plus compliquées dans cette situation, la force n'est presque certainement pas répartie également.

C'est là que la pression entre en jeu. Les physiciens appliquent le concept de pression pour reconnaître qu'une force est répartie sur une surface.

Bien que nous puissions parler de pression dans divers contextes, l'une des premières formes sous lesquelles le concept a été discuté au sein de la science a été de considérer et d'analyser les gaz. Bien avant la formalisation de la science de la thermodynamique dans les années 1800, il était reconnu que les gaz, lorsqu'ils étaient chauffés, appliquaient une force ou une pression sur l'objet qui les contenait. Le gaz chauffé a été utilisé pour la lévitation des montgolfières à partir d'Europe en 1700, et les civilisations chinoises et autres avaient fait des découvertes similaires bien avant cela. Les années 1800 ont également vu l'avènement de la machine à vapeur (comme illustré dans l'image associée), qui utilise la pression accumulée dans une chaudière pour générer un mouvement mécanique, tel que celui nécessaire pour déplacer un bateau fluvial, un train ou un métier à tisser d'usine.

Cette pression a reçu son explication physique avec la théorie cinétique des gaz, dans laquelle les scientifiques ont réalisé que si un gaz contenait une grande variété de particules (molécules), alors la pression détectée pourrait être représentée physiquement par le mouvement moyen de ces particules. Cette approche explique pourquoi la pression est étroitement liée aux concepts de chaleur et de température, qui sont également définis comme le mouvement des particules en utilisant la théorie cinétique. Un cas particulier d'intérêt en thermodynamique est un processus isobare, qui est une réaction thermodynamique où la pression reste constante.

Sous la direction d'Anne Marie Helmenstine, Ph.D.