Science et technologie s1362

La pression atmosphérique et l'humidité relative

La pression atmosphérique correspond à la pression de l'air en un point quelconque sur la Terre. On mesure la pression atmosphérique à l'aide d’un baromètre.

La pression atmosphérique normale, au niveau de la mer, est de 101,3 kPa.


La pression atmosphérique varie d’un endroit à l’autre sur la Terre. En effet, plus on monte en altitude, plus la pression diminue. Comme l'air est plus rare à haute altitude qu’à basse altitude, on y trouve moins de molécules de gaz par unité de volume.

L’air froid a une masse volumique plus grande que l'air chaud. Ceci signifie que pour un même nombre de particules, l'air froid occupera un plus petit volume que l'air chaud.

s1362i2.gif

Pour cette raison, l’air froid aura tendance à être plus lourd et à être dirigé vers le sol, alors que l’air chaud aura tendance à être plus léger et à s’élever dans les airs.

Pour effectuer leurs prévisions, les météorologues doivent toujours tenir compte de la pression atmosphérique. Voici quelques prévisions météorologiques associées à la pression atmosphérique.

Comportement observé sur le baromètre Prévision météorologique
La pression subit des fluctuations rapides.
C’est l’annonce de forts ve​​nts.
La pression atmosphérique se maintient au-dessus de la normale (haute pression).
On est en présence d’un anticyclone (haute pression). De manière générale, un anticyclone est associé à du temps froid et sec.
La pression atmosphérique se maintient au-dessous de la normale (basse pression).
On est en présence d’un cyclone (dépression). Généralement, une dépression amène du temps nuageux et pluvieux.

Les instruments de mesure de la pression 



L'atmosphère exerce une pression sur la surface de la Terre et un baromètre mesure à quel point l'atmosphère exerce de pression à cet endroit. Habituellement, l'échelle d'un baromètre se mesure en kilopascals (kPa) selon le système international d’unités.

Les deux types de baromètres les plus courants sont le baromètre à liquide et le baromètre anéroïde.

  • Le baromètre à liquide (ou baromètre à mercure) est un instrument inventé par le physicien et mathématicien Torricelli en 1643. Le baromètre à mercure est constitué d’un tube de verre gradué qui est renversé dans une cuve remplie de mercure. La pression atmosphérique exerce une poussée sur la surface libre du mercure. Lorsque la pression atmosphérique augmente, la poussée sur la surface libre du mercure devient plus grande et le mercure monte à l’intérieur du tube gradué. À l’inverse, lorsque la pression atmosphérique diminue, la poussée exercée sur la surface libre du mercure diminue elle aussi et le mercure descend à l’intérieur du tube gradué.


source

  • Le baromètre anéroïde est un instrument qui permet de mesurer la pression atmosphérique. Le baromètre anéroïde est essentiellement constitué d’une capsule métallique à l’intérieur de laquelle le vide a été fait. Lorsque la pression atmosphérique augmente, la capsule est alors compressée. Lorsque la pression atmosphérique diminue, la capsule se détend et reprend de plus en plus sa forme initiale. Une aiguille est reliée à un petit système mécanique qui amplifie les mouvements de la capsule. Cette aiguille permet de lire sur un cadran gradué la valeur de la pression atmosphérique.



L'humidité relative

L’humidité relative est le pourcentage de vapeur d’eau dans l’air. On mesure l'humidité relative à l'aide d'un psychromètre ou d'un hygromètre. Si l’air ne contient aucune particule d’eau, on dit alors que l’humidité relative est de 0 %. Toutefois, si l’air est saturé d’eau, c’est-à-dire qu’il ne peut pas contenir davantage de vapeur d’eau, on dit que le pourcentage d’humidité relative est de 100 %. 

L’évaporation est influencée par l’humidité relative. En effet, lorsque l’air est chargé d’humidité, l’évaporation est faible puisqu’il n’y a pas beaucoup d’espace disponible pour les nouvelles particules d’eau. À l’inverse, lorsque l’air est sec, l’évaporation est grande et rapide.

Quand l'air chaud et humide se refroidit, il atteint une température à laquelle il ne peut plus retenir la quantité d'eau qu'il contient. La vapeur d'eau se condense pour former du brouillard. On peut également observer de la rosée au sol.

Le point de rosée est la température à laquelle la vapeur d'eau présente dans l'air se condense et forme des gouttelettes d'eau. L'image de gauche présente ce phénomène. Le graphique de droite, quant à lui, montre le rapport qui existe entre la température de l'air, le pourcentage d'humidité relative et le point de rosée. Il est à noter que lorsque la température de l'air est basse, la quantité de vapeur d'eau dans l'air est très limitée et le point de rosée est plus facilement atteint. Alors que si la température de l'air est plus élevée, il faut une plus grande quantité de vapeur d'eau pour atteindre le point de rosée.




s1362i1.jpg


Source
i1362i5.png
Source (clique sur l'image pour l'agrandir)

L’humidité relative à la maison

Chez soi, on recommande de maintenir l’humidité relative entre 30 et 50 % pour un confort maximal. Trop d’humidité dans une maison peut entrainer des problèmes comme l’apparition de moisissure ou de certains problèmes respiratoires.

Les instruments de mesure de l'humidité




Le psychromètre mesure le pourcentage d’humidité relative de l’air.

Cet instrument est composé de deux thermomètres. Le premier mesure la température ambiante en degrés Celsius (°C), alors que le deuxième mesure la température du coton humide dans lequel il est plongé. Pour trouver la mesure de l'humidité relative, il faut prendre la différence entre les deux températures et la reporter sur une table psychrométrique. 


s1368i4.JPG 

source


L’hygromètre à cheveux est un instrument qui permet de mesurer le degré d’humidité relative de l’air.

Cet instrument utilise la propriété qu’ont les cheveux ou le crin de cheval de s’allonger lorsque l’humidité relative augmente. Les cheveux blonds féminins seraient les plus sensibles à cette propriété. 

On accroche donc un poids à une extrémité des cheveux placés à la verticale et on relie le tout à un système de leviers pour qu’une aiguille puisse se déplacer et afficher le pourcentage d’humidité sur un cadran gradué. 


Source







Les vidéos
Les exercices
Les références