Le vide...

[cariboux]

Bonjour à tous !

Je me posais quelques petites questions
concernant le vide quasi-absolu (l'ultra
vide) obtenu par des pompes à vides
telles que les pompes turbomoléculaires...

Imaginons que l'on fasse le vide dans une
boîte... Que se passerait-t-il si on ouvrait
la boîte ? Déjà, pourrait-on l'ouvrir ?

Même question avec une pièce... Quelle
conséquence aurait-ce sur les objets qu'elle
contient, et que se passerait-il pour la
personne qui ouvre la porte (si elle peut
l'ouvrir bien sûr).

Merci de m'éclairer de vos lumières !
-----

[jecario]

Bonjour,

Si tu fais le vide dans une boite, alors la pression a la surface de ta boite est la pression atmospherique.
C'est a dire que si tu te trouves au niveau de la mer et que la surface du couvercle de ta boite est 1 m2, alors c'est comme si tu devais soulever une masse de 10132,5 kg. Inutile de preciser qu'il faut etre tres costaud

Dans une piece totalement vide (pression nulle, si tant est qu'on puisse atteindre une pression nulle...), les objets liquides se vaporiseraient, les boites de conserve eclateraient (sous leur propre pression interne), certains objets solides se sublimeraient...

[cariboux]

Voilà qui est très intéressant...
Dans ce cas, j'aurai une question supplémentaire.
Supposons que l'on dispose d'une pièce - un bureau
par exemple - d'une quinzaine de mètres carrés
(meublée) dans laquelle se trouve un homme.

Si l'on tente de faire le vide dans cette pièce à l'aide
d'une pompe à vide, au bout de combien de temps
l'homme remarquera-t-il quelque-chose ?
Et que remarquera-t-il ?
Et enfin, dernière question, j'imagine que les heures
de cet homme sont comptées. Comme mourra-t-il ?
Des causes de l'explosion des objets de la pièce, ou
bien explosera-t-il lui-même ?

(je suis désolé de la nature de ces questions, mais
j'ai besoin de connaitre les réponses ! )

[jecario]

Il y a un James Bond qui traite de la question, dans lequel un mechant se retrouve dans une cabine de depressurisation et explose. En fait, je pense que ca depend de la vitesse de variation de la pression. Si la depressurisation est lente, le corps aura le temps d'equilibrer sa pression interieure.

Sinon, le gars dans le bureau se rendra compte que l'air se rarefie et qu'il est essoufle.

Je ne cautionne pas les exactions qui pourraient etre commises par la suite.

[A voir en vidéo sur Futura]

[physeb]

bonjour,

en fait les humains sont très sensible aux variations de pressions. Ton bonhomme ferait très vite un malaise, mais delà à dire qu'il serait que c'est à cause de la variation de pression ça dépend de si tu as décidé d lui expliquer comment il allait mourir.

Pour ma part j'ai cru que j'allais y passer lorsqu'il y a eu un micro problème dans le système de pressurisation de l'avion que j'avais pris.

Si tu met une pression trop faible (donc en fait la personne serait déjà morte, mais bon imaginons) le sang peut commencer à bouillir se qui d'après la médecine moderne est très peu conseillé.

[cariboux]

D'accord !
Effectivement, le sang qui boue, c'est jamais très bon !

[invitefe835aab]

L'armée de l'air fait régulièrement des expérience de ce type. Un premier gros caisson est en vide. Un second plus petit à la pression atmosphérique contient un mannequin ou un pilote en scaphandre. Une membranne en caoutchouc sépare les deux caissons. Un perforateur perce cette membranne. Les pressions s'égalisent rapidement réalisant une dépression explosive coté pilote. Le but est de simuler un hublot qui éclate par exemple.
Pour répondre à ta question, on ne peut pas survivre dans un caisson sous vide par manque d'oxygène, même si la pression est atteinte lentement.

[yat]

Dans une piece totalement vide (pression nulle, si tant est qu'on puisse atteindre une pression nulle...), les objets liquides se vaporiseraient, les boites de conserve eclateraient (sous leur propre pression interne)

Non, non, pas les boites de conserve. Leurs pression interne n'est que d'1 bar, ce qu'elles sont capables de supporter. Même les canettes de boisson gazeuses supportent sans difficulté les pressions de 2 à 7 bars auxquelles elles sont soumises. Enlever un bar de pression à l'extérieur ne changera pas grand chose.

[cariboux]

Ah ? Quels seraient alors les objets qui seraient sensibles à de basses pressions ?

[yat]

Ca dépend de la vitesse à laquelle on fait le vide. Si c'est suffisamment lent, l'air sera vidé uniformément de tous les objets, et rien ne se passera dans l'immense majorité des cas. Pour que quelque chose explose, il faut qu'il contienne une poche de gaz fermée hermétiquement, et qu'il ne résiste pas à une pression de 1 bar. Bouteilles en plastiques, pots de yaourts, articles sous blister, peut-être les ampoules électriques...

[hubhub]

salut
une boîte de conserve dans une pièce sous utltra-vide....
nous pouvons atteindre 1E-10 mbar comme ultra-vide, et si la pression est initialement de 1 bar dans la boîte de conserve, je doute que la paroi résiste longtemps, non ?

[yat]

salut
une boîte de conserve dans une pièce sous utltra-vide....
nous pouvons atteindre 1E-10 mbar comme ultra-vide, et si la pression est initialement de 1 bar dans la boîte de conserve, je doute que la paroi résiste longtemps, non ?

Bien sur que si. Une différence de pression de 1 bar n'est pas si énorme que ça pour des boites aussi résistantes. Une canette de boisson gazeuse subit en permanence une pression interne de 2 à 7 bars, comme je l'ai dit plus haut (source : http://www.106.us/f/fer_blanc/index.htm). Je n'ai pas trouvé les chiffres pour une boite de conserve, mais ca m'étonnerait grandement qu'une canette soit 5 fois plus résistante qu'une boite de conserve.

[Rammstein43]

Bon moi déjà ce que je pense, c'est qu'il est impossible de faire totalement le vide dans un récipient. Il restera toujours des petites atomes ou autres petits photons dans la boite. Bien sur, je peux me tromper !

[mbochud]

une boîte de conserve dans une pièce sous utltra-vide....
nous pouvons atteindre 1E-10 mbar comme ultra-vide, et si la pression est initialement de 1 bar dans la boîte de conserve, je doute que la paroi résiste longtemps, non ?

Bonjour,

Que la pression interne soit 10^-3 bar ou 10^-10 bar ne change pas grand-chose!
Ce qui compte pour la force , c’est la différence de pression intérieur extérieur.
Et, 1- 10^-3 ou 1- 10^-10 , ce n’est pas très différent!

NB,
"nous pouvons atteindre 1E-10 mbar comme ultra-vide"
10^-10 bar, ce n’est que le début de l’ultravide. On peut descendre beaucoup plus bas (10^-16 bar)

[mbochud]

Bon moi déjà ce que je pense, c'est qu'il est impossible de faire totalement le vide dans un récipient. Il restera toujours des petites atomes ou autres petits photons dans la boite. Bien sur, je peux me tromper !

Tout à fait vrai. Quand on parle de vide, il faut quelquefois préciser « vide de quoi » ; atomes, rayonnement, particules telles que neutrinos ou autres.

Dans le sens courant on entend vide d’ atomes (techniques du vide).
Si l’on veut être plus précis, on parle des techniques de basses pressions .

[hubhub]

Salut

"Que la pression interne soit 10-3 bar ou 10-10 bar ne change pas grand-chose!
Ce qui compte pour la force , c’est la différence de pression intérieur extérieur.
Et, 1- 10-3 ou 1- 10-10 , ce n’est pas très différent!"

il faut prendre en compte la différence de force et non la différence de pression.
Soudain, la boîte éclate!

[yat]

il faut prendre en compte la différence de force et non la différence de pression.
Soudain, la boîte éclate!

Tu es conscient que la pression, c'est une force sur une surface ?

[hubhub]

salut Yat
une force, c'est une pression sur une surface et si tu fais la différence des deux forces, tu te rends compte alors de la différence importante entre celle qui s'exerce à l'extérieur et celle qui s'exerce à l'intérieur de la boîte...

[jecario]

une force, c'est une pression sur une surface et si tu fais la différence des deux forces, tu te rends compte alors de la différence importante entre celle qui s'exerce à l'extérieur et celle qui s'exerce à l'intérieur de la boîte...

On peut aussi comparer les pressions sans passer par les forces ! Ca marche quand meme...

Bon moi déjà ce que je pense, c'est qu'il est impossible de faire totalement le vide dans un récipient. Il restera toujours des petites atomes ou autres petits photons dans la boite. Bien sur, je peux me tromper !

Exactement ! Et si par bonheur tu parvenais a enlever toutes tes particules d'air, tu t'apercevrais que le materiau de la boite degaze aussi. Tu te retrouverais, par exemple, avec une tres faible pression de gaz d'acier ! On peut aussi prendre en compte la porosite du materiau qui laisse passer les molecules exterieures les plus fines, comme l'hydrogene !

[yat]

salut Yat
une force, c'est une pression sur une surface

Ne mélange pas tout. Une force, c'est une pression multipliée par une surface.

si tu fais la différence des deux forces, tu te rends compte alors de la différence importante entre celle qui s'exerce à l'extérieur et celle qui s'exerce à l'intérieur de la boîte...

Exactement comme en comparant directement les pressions, ce qui est bien plus parlant. Et on retombe sur le résultat final qui est qu'une boite de conserve peut largement encaisser une différence de pression d'un bar entre son intérieur et l'extérieur.

[hubhub]

Arg!

Faisons le calcul tout simplement.
soit P0=1 bar la pression à l'intérieur de la boîte
et Pext=1E-10 mbar la pression à l'extérieur de la boîte.

Considérons uniquemement le cas de la surface du dessus de la boîte et admettons qu'elle fasse 1 m2

Soit F0 la force s'exerçant sur cette surface et provenant de l'intérieur de la boîte, elle est donc égale au produit entre la pression P0 et la surface soit 1E5 N (Newton)

Soit F la force s'exercant sur la surface et provenant de l'extérieur, elle est égale à P * 1m2 = 1E-7 N

La différence entre F et F0 est F-F0 = 1E5 -1E-7 soit en gros 1E5 N=100000 N
alors, elle explose ou pas la boîte ?

[yat]

Arg!

Faisons le calcul tout simplement.
soit P0=1 bar la pression à l'intérieur de la boîte
et Pext=1E-10 mbar la pression à l'extérieur de la boîte.

Considérons uniquemement le cas de la surface du dessus de la boîte et admettons qu'elle fasse 1 m2

Soit F0 la force s'exerçant sur cette surface et provenant de l'intérieur de la boîte, elle est donc égale au produit entre la pression P0 et la surface soit 1E5 N (Newton)

Soit F la force s'exercant sur la surface et provenant de l'extérieur, elle est égale à P * 1m2 = 1E-7 N

La différence entre F et F0 est F-F0 = 1E5 -1E-7 soit en gros 1E5 N=100000 N
alors, elle explose ou pas la boîte ?

Elle n'explose pas, bien sur.

pour t'en rendre compte, prends une surface un peu plus réaliste que ton affligeant mêtre carré, ça va te sauter aux yeux.

EDIT : Pour rendre la chose encore plus évidente, fais exactement les mêmes calculs en prenant une pression interne de 7 bars, et une pression interne d'1 bar, ce qui correspond à peu de chose près à une canette de soda un peu secouée.

[jecario]

Elle n'explose pas, bien sur.

Pas si evident que ca, si on se contente d'agrandir la surface de la boite mais en gardant la meme epaisseur
En plus, elle implose...

Mais la, oui, je suis d'accord avec toi, 1 m2, c'est pas realiste du tout

Au fait, signalons au passage que la surface de la boite n'est pas simplement le dessus, mais la surface des cotes et du dessous comprise !

[yat]

Pas si evident que ca, si on se contente d'agrandir la surface de la boite mais en gardant la meme epaisseur

En fait... pas forcément... c'est vrai que la boite sera rendue bien plus fragile si on lui donne une telle surface, mais la pression reste la même qua dans une canette aux dimensions normales, qui avec cette même épaisseur résitent à des pression au mois cinq fois plus élevées que ce dont on parle.

En plus, elle implose...

Ah non, s'il y a "plosion" ici, il s'agira bien d'explosion, hubhub fait bien la différence entre la presion interne et externe, et c'est la pression interne qui l'emporte. Là ou on voit bien que montrer une telle chose par le calcul n'a pas beaucoup de sens : en effet, en inversant le phénomène (un bar à l'extérieur, le vide à l'intérieur), la boite serait très certainement écrasée. Déterminer si un objet résiste ou pas à une telle pression est beaucoup plus complexe que ce genre de calcul. Il suffit d'essayer successivement de casser un oeuf en l'écrasant par les cotés, et en l'écrasant sur son axe vertical...

[invitee6ea268a]

Bonjour,
Si je peux me permettre, d'apres la theorie des enveloppes minces (d/e > 40), on a sigma_t=deltaP.r/e où r est le rayon du cylindre et e son epaisseur.

Si on prend, pour ne pas être trop loin de la réalité sigma = 150 MPa (alu pur), e=0,5 mm et r = 5 cm. On est vraiment dans le cas pire là.
Ben on obtient deltaP = 150.10(6)*0,5/50=15.10(5)Pa soit 15 bars.

Donc la canette ne bronche pas pour une difference de pression de 1 bar.

C'est comme ca que j'aurais resolu le probleme, quelqu'un voit-il un probleme dans mon raisonnement?

[hubhub]

salut
ouaaah! Comment je me suis planté!!!
Bon, effectivement, avec une dimension plus réduite, j'obtiens une force de 200 N sur une surface de diamètre 5 cm. La boîte ramasse donc 20 kgs sur sa tête et ça passe.
Vive le forum! On se couche un peu moins c.. tous les jours!

[jecario]

Ah non, s'il y a "plosion" ici, il s'agira bien d'explosion, hubhub fait bien la différence entre la presion interne et externe,

Oups, c'est vrai, j'ai lu en travers...