théorie sur lair. composition de lair lair que nous respirons est un fluide gazeux lair est...

41
Théorie sur l’air

Upload: ariane-perrier

Post on 03-Apr-2015

115 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Théorie sur l’air

Page 2: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Composition de l’air

L’air que nous respirons est un fluide gazeux

L’air est composé principalement d’azote et d’oxygène

Composition en VolumeAzote 78.09% N2

Oxygène 20.95% O2

Argon 0.93% ArAutres 0.03%

Page 3: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression atmospérique La pression atmosphérique

est due au poids de l’air au dessus de nous

Elle diminue en grimpant une montagne et augmente en descendant dans une mine !

Cette pression depent aussi des conditions atmosphériques.

Page 4: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Atmosphère standard

l’atmosphere standard est definie par “The International Civil Aviation Organisation”. Pression et temperature au niveau de la mer :

1013.25 milli bar absolu et 288 K (15OC)

1013.25 m bar

Page 5: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression atmosphérique

On peut observer la pression atmosphérique sur les cates météo

Les lignes appelées “ isobares” montre le contour de la pression en millibar

Ces indications permettent de prévoir la direction et la force du vent !

LOW

1015 mb

1012 mb

1008 mb

1000 mb

996 mb

Page 6: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Baromètre à Mercure

La pression atmosphérique peut être mesurée avec une colonne de mercure (Hg) par sa hauteur.

760 mm Hg = 1013.9 millibar approximativement.

Un baromètre à eau devrait mesurer 10 mètres de haut.

Hg = 13.6 fois la densité de H2O

760 mm Hg

Page 7: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression atmosphérique et dépression

la force développée par la pression atmosphérique est trés utilisée dans l’industrie pour maintenir par aspiration aussi

L’air est retiré d’un coté laissant la pression atmosphérique faire son travail de l’autre coté.

Page 8: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression

1 bar = 100000 N/m2 (Newtons par mètre au carré)

1 bar = 10 N/cm2

Pour mesurer les pressions faibles l’unité qu’on utilise est le millibar (mbar) 1000 mbar = 1 bar

Page 9: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Unités de Pression

L’unité légale est la PASCAL : “Pa” Il existe néanmoins plusieurs unités de pression

leurs équivalent sont listées ci dessous.

1 bar = 100000 N/m2 1 bar = 100 kPa 1 bar = 14.50 psi 1 bar = 10197 kgf/m2

1 mm Hg = 1.334 mbar approx. 1 mm H2O = 0.0979 mbar approx.

Page 10: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression et force

Page 11: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression et force

L’air comprimé exerce une force sur toute les surfaces du réservoir.

L’eau condensée sera aussi comprimée et transmettra la force au réservoir.

Chaque cm² reçoit une force de 10 Newtons pour une pression de 1 bar dans le réservoir.

Page 12: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pressure and force

La force développée par un piston est égale à la surface (m²) effective multipliée par la pression (Pa).

Force = R2 P En Newtons

D mm

P bar

donnéesD = diamètre du cyllindre en mmP = presion en Pascal.

1bar = 100000 Pa

F = P S

Page 13: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression et force

Lorsqu’un vérin double effet est alimenté à la même pression dans les 2 chambres, le piston sort à cause de la différence de surface de chaque coté du piston !

Dans un vérin à double tige il y a équilibre !

Page 14: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression et force Dans un distributeur la pression dans les orifices n’oblige pas le

tiroir à se déplacer car les surfaces sont les mêmes à gauche et à droite ce qui produit des forces égales et opposées.

P1 et P2 sont les pressions d’alimentation et d’échappement.

P1 P2

Page 15: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression et force Dans un distributeur la pression dans les orifices n’oblige pas le

tiroir à se déplacer car les surfaces sont les mêmes à gauche et à droite ce qui produit des forces égales et opposées.

P1 et P2 sont les pressions d’alimentation et d’échappement.

P1P2

Page 16: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Pression et force Dans un distributeur la pression dans les orifices n’oblige pas le

tiroir à se déplacer car les surfaces sont les mêmes à gauche et à droite ce qui produit des forces égales et opposées.

P1 et P2 sont les pressions d’alimentation et d’échappement.

P1 P2

Page 17: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

lois des gaz

Page 18: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

The gas laws

Pour une masse d’air donné observons les propriétés de la pression, du volume et de la température.

Pour cela fixons une variable et regardons comment évoluent les 2 autres

À température constante

À pression constante

À volume constant

P.V = constant

= constantV

T

= constantPT

Page 19: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à Temperature constante

Page 20: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à Temperature constante

On appelle cette transformation une ISOTHERME (iso = même, therme = température)

Cette transformation dans être suffisamment lente pour que la chaleur puisse s’évacuer.

On observe PxV=cte

0 2 4 6 8 160

2

4

6

8

10

12

Volume V

Pressure Pbar absolute

P1.V1 = P2.V2 = constant

10 12 14

14

16

Page 21: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à Temperature constante

On appelle cette transformation une ISOTHERME (iso = même, therme = température)

Cette transformation dans être suffisamment lente pour que la chaleur puisse s’évacuer.

On observe PxV=cte

0 2 4 6 8 160

2

4

6

8

10

12

10 12 14

14

16

Volume V

Pressure Pbar absolute

P1.V1 = P2.V2 = constant

Page 22: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à Temperature constante

On appelle cette transformation une ISOTHERME (iso = même, therme = température)

Cette transformation dans être suffisamment lente pour que la chaleur puisse s’évacuer.

On observe PxV=cte

0 2 4 6 8 160

2

4

6

8

10

12

10 12 14

14

16

Volume V

Pressure Pbar absolute

P1.V1 = P2.V2 = constant

Page 23: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à Temperature constante

On appelle cette transformation une ISOTHERME (iso = même, therme = température)

Cette transformation dans être suffisamment lente pour que la chaleur puisse s’évacuer.

On observe PxV=cte

0 2 4 6 8 160

2

4

6

8

10

12

10 12 14

14

16

Volume V

Pressure Pbar absolute

P1.V1 = P2.V2 = constant

Page 24: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à Temperature constante

On appelle cette transformation une ISOTHERME (iso = même, therme = température)

Cette transformation dans être suffisamment lente pour que la chaleur puisse s’évacuer.

On observe PxV=cte

0 2 4 6 8 160

2

4

6

8

10

12

10 12 14

14

16

Volume V

Pressure Pbar absolute

P1.V1 = P2.V2 = constant

Page 25: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à pression Constante

Page 26: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à pression Constante

Le volume est proportionnel à la température.

Si l’air est chauffé il augmente de volume, s’il est refroidit il diminue de volume !

0o Celsius = 273K

0 0.25 0.5 0.75 1 2-60

-40

-20

0

20

40

60

Volume

TemperatureCelsius

1.25 1.5 1.75

80

100

293K

V1 V2T1(K) T2(K)

= c=

Page 27: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à pression Constante

Le volume est proportionnel à la température.

Si l’air est chauffé il augmente de volume, s’il est refroidit il diminue de volume !

0o Celsius = 273K

0 0.25 0.5 0.75 1 2-60

-40

-20

0

20

40

60

Volume

TemperatureCelsius

1.25 1.5 1.75

80

100 366.25K

V1 V2T1(K) T2(K)

= c=

Page 28: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à pression Constante

Le volume est proportionnel à la température.

Si l’air est chauffé il augmente de volume, s’il est refroidit il diminue de volume !

0o Celsius = 273K

0 0.25 0.5 0.75 1 2-60

-40

-20

0

20

40

60

Volume

TemperatureCelsius

1.25 1.5 1.75

80

100

219.75K

V1 V2T1(K) T2(K)

= c=

Page 29: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à volume constant

Page 30: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à volume constant

L’air est dans une chambre close son volume ne peut pas varier

Lorsque l’air est chauffé la pression augmente

Lorsque l’air est refroidi la pression diminue

0oC = 273K

0 5 10 20-60

-40

-20

0

20

40

60

TemperatureCelsius

15

80

100

0

2

4

68

bar

10

12

14

16

P1 P2T1(K) T2(K)

= c=

bar absolute

Page 31: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à volume constant

L’air est dans une chambre close son volume ne peut pas varier

Lorsque l’air est chauffé la pression augmente

Lorsque l’air est refroidi la pression diminue

0oC = 273K

0 5 10 20-60

-40

-20

0

20

40

60

TemperatureCelsius

15

80

100

0

2

4

68

bar

10

12

14

16

P1 P2T1(K) T2(K)

= c=

bar absolute

Page 32: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à volume constant

L’air est dans une chambre close son volume ne peut pas varier

Lorsque l’air est chauffé la pression augmente

Lorsque l’air est refroidi la pression diminue

0oC = 273K

0 5 10 20-60

-40

-20

0

20

40

60

TemperatureCelsius

15

80

100

0

2

4

68

bar

10

12

14

16

P1 P2T1(K) T2(K)

= c=

bar absolute

Page 33: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

à volume constant

L’air est dans une chambre close son volume ne peut pas varier

Lorsque l’air est chauffé la pression augmente

Lorsque l’air est refroidi la pression diminue

0oC = 273K

0 5 10-60

-40

-20

0

20

40

60

bar absolute

TemperatureCelsius

15

80

100

0

2

4

68

bar

10

12

14

16

P1 P2T1(K) T2(K)

= c=

Page 34: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Débit d’air comprimé

Page 35: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

unités

Le débit c’est mesurer : un volume d’air par unité de temps.

Unités : Litre ou dm3 par

secondel/s or dm3/s

mètres cubes par secondem3/s

1 mètre cubeou 1000 dm3

1 litre = 1 decimètre cube

1 cubic foot

Page 36: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Occupation de l’air

Actual volume of 1 litre of free air at pressure

La distance entre les 2 barres rouge représente le volume occupé par 1 litre d’air aux différentes pressions.

0

1/8

1/16

1/4

1/2

1 litre1bar a

2bar a

4bar a

8bar a

16bar a

Page 37: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

conversions

Page 38: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Unités de pression complémentaires

Atmosphere = 1.01325 bar 1 mm Hg = 1.334mbar approx. 1 mm H2O = 0.0979 mbar approx.

1 kPa = 10.0 mbar 1 MPa = 10 bar 1 kgf/cm2 = 981 mbar 1 N/m2 = 0.01 mbar

Page 39: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Unités de pression complémentaires

1 bar = 100000 N/m2 1 bar = 1000000 dyn/cm2

1 bar = 10197 kgf/m2

1 bar = 100 kPa 1 bar = 14.50 psi 1 bar = 0.98690 atmospheres

Page 40: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Unités de pression complémentaires

1 dyn/cm2 = 0.001mbar 1 psi = 68.95mbar 1 atmosphere = 14.7 psi 1 atmosphere = 760 Torr 1 inch Hg = 33.8 mbar 1 inch H2O = 2.49mbar

Page 41: Théorie sur lair. Composition de lair Lair que nous respirons est un fluide gazeux Lair est composé principalement dazote et doxygène Composition en Volume

Conversion de température

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

233

253

273

293

313

333

353

373

393 La température absolue est mesurée en degrés Kelvin OK

Sur l’échelle Celsius l’eau gèle à 0OC et bout à 100OC

OK = OC + 273.15 Les Fahrenheit et les

Celsius coïncident à - 40O

OF = OC. 9/5 + 32

OK

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

OF OC