R. hatterer, Professeur de Physique Appliquée au lycée la Méditerranée de La Ciotat








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La pression relative


C’est la différence de pression par rapport à la pression atmosphérique. C’est la plus souvent utilisée, car la plupart des capteurs, soumis à la pression atmosphérique, mesurent en relatif. Pour mesurer en absolu, il leur faut un vide poussé dans une chambre dite de référence. Exemple : La pression de gonflage d’un pneu de voiture.

La pression absolue

C’est la pression réelle, dont on tient compte dans les calculs sur les gaz. Elle est comptée à partir de zéro.

Remarque : on peut rajouter 1 bar à la pression relative pour avoir une approximation de la pression absolue.

Le vide

Le vide est une pression inférieure à la pression atmosphérique. Le vide parfait correspond théoriquement à une pression absolue nulle. Il ne peut être atteint, ni dépassé. Quand on s’en approche, on parle alors de vide poussé.

    1. Pression pour les fluides (liquide et gaz)

Les fluides sont également soumis à la force de pesanteur. C'est pourquoi par exemple, dans le cas d'une colonne liquide, contenue dans un tube ouvert, placé verticalement, la pression en un point M, à la distance h de la surface libre, est égale à la pression atmosphérique po augmentée du poids de la colonne s’exerçant sur l'unité de surface. De même, pour un fluide soumis à une accélération quelconque, il y a lieu de tenir compte de l'influence de la force d'inertie sur la pression.

Pression hydrostatique

À

l’intérieur d’une colonne de fluide se crée une pression due au poids de la masse de fluide sur la surface considérée. Cette pression est :
Pour chacun des trois récipients, la pression au fond de ceux-ci est identique :
P1 = P3 = P3 = P4 = r•g•h + Pa

E
xpérience du tonneau de Pascal :

À partir d’une certaine hauteur h, le tonneau éclate, car la pression exercée par le liquide est supérieure à la force de cohésion du tonneau.

P
ression due à des forces extérieures



Si la force F agit sur un fluide enfermé, il en résulte une pression Po = F/S. Si l’on néglige la pression hydrostatique, la pression est la même dans tout le liquide.

Pression hydrodynamique

U
n fluide se déplaçant crée une pression supplémentaire P :
avec V la vitesse de déplacement du fluide. La pression totale est la somme de la pression hydrostatique, de la pression due aux forces extérieures et de la pression hydrodynamique. Celle-ci a la même valeur en tous points pour un fluide en mouvement horizontal (incompressible de viscosité négligeable), c’est le théorème de Bernouilli.

  1. Manomètres hydrostatiques




    1. Définition de la fonction remplie




La sensibilité de l’appareil est d’autant plus importante de r est faible.






    1. Manomètre à tube en U


Sensibilité :





On peut augmenter la lisibilité en utilisant un tube en U de sections inégales






    1. Mesure de la pression atmosphérique


Baromètre de Torricelli : C’est un tube en verre d’environ 90 cm de longueur, rempli de mercure, clos à une extrémité :





Pour une pression atmosphérique de 1013 mbars, h = 0,7993 m.


    1. Problème de la capillarité

Définition

Dans les tubes en U de faible section (< 5 mm), contenant un liquide manométrique, il existe d’une part, des forces de cohésion entre les molécules du liquide, et d’autre part, des forces d’adhésion entre les molécules du liquide et celle du tube.

  • Premier cas : Si les forces d’adhésion sont supérieures aux forces de cohésion, on dit que le liquide mouille les parois du tube. Exemple : eau + verre, le ménisque ainsi formé est concave.

  • Deuxième cas : Par contre, les forces de cohésion sont supérieures aux forces d’adhésion, le liquide ne mouille pas les parois du tube. Exemple : mercure + verre, le ménisque formé est convexe.




Cas de liquides manométriques

Ascension capillaire : Un tube de verre de faible diamètre (< 1 mm) est plongé dans un liquide mouillant.
CONSTATATIONS :

  • Le niveau du liquide dans le tube est supérieur au niveau de la surface libre du récipient.

  • Le ménisque concave dans ce cas est tangent à la paroi du tube.

L
ascension capillaire est due aux tensions superficielles appliquées aux divers points du contour du ménisque. La résultante F de ces tensions équilibre le poids P du liquide soulevé : F = 2¼RA avec : A = tension superficielle en N/m R = rayon du tube en mètre. Le poids du liquide soulevé vaut : P = ¼R2rhg. A l’équilibre, P = F, donc :

D
épression capillaire :
L’expérience est identique à la précédente, mais en utilisant un liquide non mouillant (mercure).
CONSTATATIONS :

  • Le niveau du liquide s’abaisse dans le tube au-dessous du niveau de la surface libre du récipient.

  • Le ménisque convexe dans ce cas est non tangent à la paroi et forme un angle a avec celle-ci.

D
ans ce cas, les forces de tension superficielle tirent vers le bas un certain poids du liquide. La résultante F de ces tensions équilibre le poids P du liquide soulevé : F = 2¼RA cos . Le poids du liquide soulevé vaut : P = ¼R2rhg. A l’équilibre, P = F, donc :

Loi de Jurin : L’ascension et la dépression capillaire sont :


  • Proportionnelles à la tension superficielle du liquide.

  • Inversement proportionnelles à la masse volumique de ce liquide.

  • Inversement proportionnelles au diamètre du tube capillaire utilisé.




    1. Avantages et inconvénient des manomètres à tubes

Les manomètres à colonne de liquide couvrent un domaine de 0 à 5 105 Pa pour la mesure de pression de gaz uniquement.

Avantages :

  • Bonne précision, on peut dépasser 0,1 %.

  • Bonne stabilité.

  • Construction simple et peu coûteuse.

Inconvénients :

  • Encombrant et fragile.

  • Ils sont sensibles à la température et aux vibrations.

  • Les tubes doivent être parfaitement calibrés.

  • Les liquides visqueux, malpropres, les tubes gras, sont des causes d’erreurs.

  • Ces appareils ne traduisent pas la pression mesurée en un signal analogique exploitable en régulation industrielle.

    1. Domaine d’emploi

  • Mesure des pressions absolues, relatives ou différentielles jusqu’à un à deux bars.

  • Pratiquement la colonne de liquide ne peut dépasser deux mètres.

  • Réservé plutôt pour des usages en laboratoire ou comme appareils étalons.

  1. Manomètres à déformation de solide


    1. Le manomètre à tube de Bourdon
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