Tout le monde a entendu parler, voire utilise le concept de "pression atmosphérique", ne serait-ce qu'en consultant un baromètre. Pourtant, les implications effectives de la pression atmosphérique dans notre quotidien passent souvent inaperçues. En voici quelques exemples.
La pression atmosphérique : quelques chiffres
S'il est bien une chose dont peu de gens ont vraiment conscience, et auquel le terme de "pression atmosphérique" fait pourtant explicitement référence, c'est bien le fait que l'air - donc l'atmosphère - a un poids. Moyennant quelques variantes en fonction de la température et du taux d'humidité, un mètre cube d'air au niveau de la mer à température ambiante pèse un peu plus de 1 kg (ce poids diminue rapidement avec l'altitude en raison de la décompression). Compte tenu du fait que l'atmosphère s'étire en altitude sur une épaisseur de plus de 100 km, il s'avère au bout du compte que la pression de l'air au sol est de plus de 10 tonnes par mètre carré, soit environ 1 kg par centimètre carré. La pression à l'intérieur de notre corps étant identique, nous ne ressentons pas cette pression, Dieu merci ! Mais il suffit de plonger de quelques mètres sous la surface de la mer pour se faire une idée de ce qui se produit lorsque la pression interne et la pression externe sont différentes...
La pression atmosphérique en action
De nombreux gestes que nous effectuons quasi-quotidiennement font intervenir la pression atmosphérique presque à notre insu. Ainsi, si madame décide de suspendre une décoration à sa fenêtre au moyen d'une ventouse, elle appellera la pression atmosphérique à la rescousse, peut-être sans le savoir. Pourquoi ?
Lorsque nous appliquons une ventouse sur une vitre, la pression à l'intérieur et à l'extérieur de la ventouse est au départ identique. Lorsque nous appuyons sur la ventouse, l'air présent à l'intérieur est progressivement chassé, mais la pression de l’air résiduel y est toujours identique à la pression externe. C'est au moment où nous relâchons la ventouse que tout se joue. Cette dernière étant constituée d'un matériau élastique, tendra à reprendre sa forme originelle ; ce faisant le volume interne de la ventouse augmentera légèrement, ce qui produira instantanément une diminution de la pression (le même nombre de molécules d'air occupant un volume plus grand). Dès lors, la pression extérieure étant plus importante que la pression intérieure, la ventouse sera plaquée contre la vitre. La moindre ouverture dans la ventouse aura évidemment pour effet de faire rentrer de nouvelles molécules d'air à l'intérieur, rétablissant ainsi l'équilibre des pressions interne et externe, et faisant tomber la ventouse.
Si la ventouse est rigide, il conviendra dès lors de faire sortir l'air d'une manière ou d'une autre pour que la pression atmosphérique puisse agir. Regardez votre enfant en bas âge s'amuser à table à "coller" un verre sur sa bouche ; il a déjà tout compris, mais gare aux suçons !
Un autre exemple d'action souvent insoupçonnée de la pression atmosphérique : la paille !
Trempez une paille dans un verre d'eau. Au départ, la pression à l'intérieur de la paille est identique à la pression à l'extérieur de la paille. Lorsque vous commencez à aspirer le liquide, vous créez une dépression à l'intérieur de la paille, créant ainsi un déséquilibre entre la pression interne et la pression externe à la paille. Dès lors, la pression atmosphérique extérieure appuyant sur le liquide dans le verre fera monter ce dernier dans la paille jusqu'à votre bouche. On peut tirer de ceci deux conséquences :
1. si vous buvez à la paille dans un récipient hermétiquement fermé, vous n'irez pas très loin. En effet, le volume de liquide diminuant dans le récipient, le volume d'air augmentera d'autant, mais comme aucun apport d'air extérieur ne sera possible, la pression dans le récipient diminuera rapidement. Il deviendra donc de plus en plus difficile d'obtenir dans la paille - par succion - une pression inférieure à celle du récipient. A terme, vous n'obtiendrez plus une goutte !
2. L'eau montera dans une paille pour autant que la pression totale dans la paille (air + eau) soit inférieure à celle de la pression atmosphérique externe. Lorsque les deux pressions seront identiques, l'eau ne montera plus, quand bien même vous feriez le vide d'air. Il existe donc une limite à l'aspiration de l'eau dans un tuyau, limite fixée par la pression atmosphérique ; un mètre cube d'eau pesant environ 1 tonne, il faudra 10 mètres cube - soit 10 m de hauteur - pour obtenir une pression de 10 tonnes par mètre carré, l'équivalent de la pression atmosphérique. Essayez de boire avec une paille de plus de 10 m, cela vous sera donc impossible.
A noter pour conclure que si le liquide est plus dense que de l'eau, la hauteur maximale sera réduite en proportion. C'est la raison pour laquelle les premiers baromètres étaient à mercure et non pas à eau. En effet, le mercure étant très dense, donc très lourd, la hauteur maximale du mercure dans un tube sous vide est inférieure à 1 m, ce qui est quand même plus pratique pour un baromètre…