Pression atmosphérique!

[EspritTordu]

Bonjour,

La pression atmosphérique est estimée environ à 1 Bar (soit 100 000 Pa).

Selon la formule F=PS, 100 000 Pa correspondent donc à une force de 100 000 N pour 1 m² soit pour mettre à clair les idées, approximativement 10 000 Kg au mètre carré. (c'est beaucoup!!)

Alors en suivant ces préceptes, si on prend une tôle d'une surface type de 1 m², dont la matière et le poids ne constitue pas d'importance (et pour tout dire je les ignore pour l'instant), tôle soutenue par deux pieds à ses extrémités de façon que l'air environne la plaque. Cette tôle subit-elle alors une force de 10 T ? ou bien est-elle prise en sandwich entre deux forces antagonistes de 10 T (déformant donc la tôle)?

Merci d'avance.
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[invite244450a5]

Bonjour

La tôle étant dans l'atmosphère toutes ses surfaces sont soumises à la pression atmosphérique, donc les forces exercées s’annulent en s’opposant. Pour mettre en évidence la puissance de la pression atmosphérique, il suffit de raisonner avec un volume dans lequel on fait le vide. En retirant l’air à l’intérieur de celui-ci la pression extérieur n’est plus équilibré avec la pression intérieur d’où écrasement si la structure n’est pas assez résistante

[Tropique]

Hello

Pour préciser encore la réponse de Khar, on peut simplement dire que la force résiduelle s'exerçant sur la tole vaudra la poussée d'Archimède: la presssion sur la partie inférieure de la tole est légèrement supérieure à celle qui s'applique à la partie supérieure.
A+

[invité576543]

ou bien est-elle prise en sandwich entre deux forces antagonistes de 10 T (déformant donc la tôle)?

Elle est prise en sandwich, et il y a une déformation élastique correspondante. La compressibilité de l'acier étant très faible, la déformation est imperceptible.

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[alopex]

Petite expérience amusante:
Remplir une bouteille en plastique avec de la vapeur en la retournant sur la soupape d'une cocotte minute (vapeur plus légère que l'air remplit la bouteille et chasse l'air). Fermer le bouchon toujours à l'envers. Passer sous l'eau froide (la bouteille pas la cocotte), la vapeur se condense et la pression atmosphérique écrase la bouteille!
Attention de ne pas se bruler, la vapeur c chaud (100°C) je précise vu ce qu'on lit sur certains posts...ca doit marcher aussi avec une bouteille en verre mais c plus dangereux a priori... . On peut aussi mettre des légumes dans la cocotte, ca marche aussi et comme ca on s'amuse et en même temps on prépare le déjeuner! mdr

[invite8241b23e]

Ne surtout pas essayer avec une bouteille en verre, les chocs thermiques peuvent la faire exploser en morceau !!!!!

[EspritTordu]

Elle est prise en sandwich, et il y a une déformation élastique correspondante. La compressibilité de l'acier étant très faible, la déformation est imperceptible.

Cela signifie donc que pour des matériaux où la compressibilité(n'est-ce pas le coefficient de Poisson dépendant par ailleurs du module de Young?) est forte, on peut avoir beaucoup de dilation lorsqu'on passe d'un milieu à pression atmosphérique au vide... Comment réagirait donc une éponge dans le vide? ou bien notre corps dans l'espace?

La pression atmosphérique représente une grande énergie potentielle : existe-t-il une quelconque machine capable de convertir vers une autre forme d'énergie exploitable ? Ne serait-ce pas indirectement soutirer de l'énergie au champ gravitationnel de notre planète... est-ce possible?... le champ gravitationnel n'est-il pas conservatif?

[alopex]

La machine convertissant la pression atmosphérique en électricité existe, c'est l'eolienne! Le vent résulte de la conversion en énergie cinétique d'un gradient de pression atmosphérique. Bon c sur que ca n'exploite qu'une faible fraction de l'énergie potentielle constituée par cette pression. Ce faisant on ne soutire pas a mon avis d'énergie au champ gravitationnel car les différences de pression atmo sont dues à des phénomènes thermiques "pilotés" par le soleil. Cela étant, l'énergie cinétique de la Terre n'est pas constante mais varie de façon infime à notre échelle de temps.

Pour ce qui est du corps humain dans le vide, je ne sais pas si un malheureux a déja eu ce genre d'accident mais ca doit pas être jojo! A priori, l'eau doit s'évaporer très rapidement provoquant une déshydratation très poussée. Il doit probablement y avoir éclatement des tissus et le gars doit finir en lambeaux desséchés. Bon appétit!

[invité576543]

La pression atmosphérique représente une grande énergie potentielle : existe-t-il une quelconque machine capable de convertir vers une autre forme d'énergie exploitable ? Ne serait-ce pas indirectement soutirer de l'énergie au champ gravitationnel de notre planète... est-ce possible?... le champ gravitationnel n'est-il pas conservatif?

??? La pression représente la résistance du fluide à son propre poids. L'énergie potentielle est celle de la masse atmosphérique. Pour l'exploiter il faudrait un zone de basse pression sans augmenter le potentiel gravitationnel. Cela n'existe pas quand le système est à l'équilibre.

La seule possibilité est de faire monter l'air quelque part et le faire descendre ailleurs. Mais cela demande de l'énergie. C'est exactement ce que fait l'énergie solaire, d'où les vents et les éoliennes comme l'indique alopex. Mais en l'absence d'une tel source extérieure, la pression n'est pas une source d'énergie, pas plus que ne l'est l'énergie thermique d'un objet à température ambiante, ou l'énergie potentielle de gravitation d'un réservoir d'eau à la hauteur de la mer.

On confond continuellement quantité d'énergie et source d'énergie. Une source d'énergie est une quantité d'énergie en déséquilibre par rapport à un puits d'énergie. Il faut une différence entre source et puits, différences de température, différence de pression, différence de hauteur, différence de potentiel électrique (les prises ont deux broches!). Sans différence il y a de l'énergie, mais pas de source...

Cordialement,

[EspritTordu]

Si je résume bien, si on a un cylindre indéformable, si ce cylindre à une des deux bases ouverte, à l'air libre ; si à l'intérieur du dit cylindre, un disque mobile, parallèle aux bases, existe et si finalement on suppose encore que la division du cylindre par ce disque est parfaite et conduit à une division du cylindre en deux chambres. Et puis encore une hypothèse : on fait le vide dans la chambre close.

Qu'elle est le résultat ? le disque va être mis en mouvement par une force constante, la pression atmosphérique donnant une accélération constante au disque et ce jusqu'au moment où le disque rentrera en contact avec la seule base du cylindre, non?

Et cela quoi que ce soit la position initiale du cylindre : à savoir si l'ouverture du cylindre regarde le ciel, ou bien la terre?

[invite83d165df]

Exact. Et facilement vérifiable si tu trouves une pompe à vélo : tu vides la pompe, tu bouches la sortie et tu tires sur le manche. Tu n'auras pas un vide parfait mais un vide partiel qui suffira pour confirmer ton effet.
La géométrie est pas exactement la même mais très proche.

[invite5d273677]

Cela signifie donc que pour des matériaux où la compressibilité(n'est-ce pas le coefficient de Poisson dépendant par ailleurs du module de Young?) est forte, on peut avoir beaucoup de dilation lorsqu'on passe d'un milieu à pression atmosphérique au vide... Comment réagirait donc une éponge dans le vide? ou bien notre corps dans l'espace?

Alopex l'a parfaitement dit: notre corps placé sans protection dans le vide serait réduit en purée.
Ce phénomène est à rapprocher de celui des accidents de décompression en plongée. Lorsque, partant d'une profondeur importante, on remonte vers la surface, l'azote dissous dans le sang se vaporise dans les tissus d'autant plus rapidement que la pression ambiante est faible. Or d'après la loi de Henry la concentration de l'azote dissous est proportionnelle à la pression partielle de l'azote que respire le plongeur (l'azote représente 80% de l'air), laquelle dépend de la pression totale. Donc si celle-ci diminue avec l'immersion, la pression partielle d'azote diminue aussi et la concentration de l'azote dissous diminue: donc l'azote tend à devenir gazeux. Par ailleurs l'azote gazeux dans les tissus s'élimine moins vite par les poumons que l'oxygène: il crée des surpessions locales dans les tissus qui finissent par se rompre: c'est l'accident de décompression!
Dans l'espace, c'est le même genre de phénomène mais en plus violent car il n'y a même plus la pression extérieure. Et le résultat n'est pas beau à voir.

NB: certains d'entre vous ont peut-être vu le film "mission to Mars" où l'on voit le cosmonaute enlever son casque dans l'espace, et au lieu d'exploser il devient figé et décoloré comme de la glace. Je me suis demandé s'il n'y avait pas une erreur de physique dans le film. Après discussions et réflexions il semblerait que la cause soient les radiations solaires, ou bien le froid extrême, qui auraient brûlé (ou bien congelé) instantanément le pauvre homme, sans laisser le temps à la décompression de survenir. J'avoue ne pas savoir trancher cette question.
Qu'en dites-vous?

[alopex]

C'est un peu morbide comme discussion mais ca pose une question intéressante dont j'ignore la réponse: dans quel état se trouve l'eau dans le vide à très basse température? La congélation instantanée me parait plausible, après qq recherches sur le net qui indiquent que la température de congélation varie très peu avec la pression, donc toujours voisine de 0° C même dans un vide poussé. A confirmer cependant...

[invité576543]

Par ailleurs l'azote gazeux dans les tissus s'élimine moins vite par les poumons que l'oxygène: il crée des surpessions locales dans les tissus qui finissent par se rompre: c'est l'accident de décompression!

Bonjour,

Juste pour préciser qu'un accident de décompression n'est pas, en général, une rupture dans les tissue, mais de "simples" embolies gazeuses. Les bulles bloquent la circulation, et les tissus non alimentés nécrosent.

Les pratiques de la plongée semblent d'aiileurs infirmer les thèses de "frêle". Par exemple, il est possible (en cas d'extrême urgence, pas exemple par panne totale d'air pour aller chercher un bloc, en l'absence de bloc de sécurité), de remonter du fond à la surface (ce qui peut correspondre à 2 bars de décompression!), à la condition de replonger dans les 2 minutes à la profondeur max atteinte dans la plongée. L'ADD est évité parce que les bulles sont recomprimées à une taille suffisamment petite pour ne pas créer d'embolie.

La décompression dans le vide ne serait que de 1 bar au max. Le résultat sera d'abord la mort par asphyxie, puisque les pratiques de la plongée montrent que l'on a quelques minutes avant l'ADD.

Geler prendra plus de temps, ainsi que les brûlure par radiation.

Cordialement,

[invite8633ed06]

Petite expérience amusante:
Remplir une bouteille en plastique avec de la vapeur en la retournant sur la soupape d'une cocotte minute (vapeur plus légère que l'air remplit la bouteille et chasse l'air). Fermer le bouchon toujours à l'envers. Passer sous l'eau froide (la bouteille pas la cocotte), la vapeur se condense et la pression atmosphérique écrase la bouteille!
Attention de ne pas se bruler, la vapeur c chaud (100°C) je précise vu ce qu'on lit sur certains posts...ca doit marcher aussi avec une bouteille en verre mais c plus dangereux a priori... . On peut aussi mettre des légumes dans la cocotte, ca marche aussi et comme ca on s'amuse et en même temps on prépare le déjeuner! mdr

On peut simplement faire l'expérience en remplissant la bouteille à moitié d'eau chaude, à défaut de cocotte.
Dans les deux cas, on utilise la loi des gaz parfaits : PV = nRT. Le volume et la pression du gaz dépend de la température...

[FC05]

La décompression dans le vide ne serait que de 1 bar au max. Le résultat sera d'abord la mort par asphyxie, puisque les pratiques de la plongée montrent que l'on a quelques minutes avant l'ADD.

Il faut faire attention, dans ton exemple, avec le plongée, tu passes de 3 bars à 1 bar (ou inversement), soit une augmentation de volume d'un facteur 3 pour les gaz.
Par contre quand tu passes de 1 bar à (environ) 0 bar, le facteur d'augmentation est ... (environ ) infini !

[invité576543]

Il faut faire attention, dans ton exemple, avec le plongée, tu passes de 3 bars à 1 bar (ou inversement), soit une augmentation de volume d'un facteur 3 pour les gaz.
Par contre quand tu passes de 1 bar à (environ) 0 bar, le facteur d'augmentation est ... (environ ) infini !

Tu as tout à fait raison si la bulle est dans le vide. Mais les tissus ont une résistance à la déchirure qui oppose une pression; la rupture ne se produit que si cette résistance est dépassée par la pression de la bulle, et celle-ci ne peut excéder la différence de pression entre avant et après. Je ne pense donc pas qu'il y ait un infini qui apparaisse.

Une autre question est la pression dans un liquide due à la tension superficielle; car ce qui nous intéresse se passe entièrement dans l'eau!

L'expérience est facile, et a peut-être été faite: ouvrir une bouteille de champagne dans le vide. Je ne pense pas que l'on verra de différence significative dans les toutes premières minutes, mais c'est à vérifier.

Cordialement,

[invite8915d466]

C'est un peu morbide comme discussion mais ca pose une question intéressante dont j'ignore la réponse: dans quel état se trouve l'eau dans le vide à très basse température? La congélation instantanée me parait plausible, après qq recherches sur le net qui indiquent que la température de congélation varie très peu avec la pression, donc toujours voisine de 0° C même dans un vide poussé. A confirmer cependant...

Dans le vide parfait, il n'y a pas d'état d'équilibre car la tension de vapeur n'est jamais strictement nulle (sauf a 0 K mais dansl'espace on a toujours au moins le rayonnement cosmologique à 2,7 K). L'eau liquide ne peut exister qu'au dessus de la pression du point triple (615 Pa soit 0,006 atmosphère). La transition liquide-solide se fait effectivement pratiquement à 0°C quelque soit la pression >p_T : c'est exactement 0°C (par définition) à 1 atm, et c'est à 0,01 °C au point triple.

En dessous du point triple, on n'a qu'un équilibre de sublimation glace <-> vapeur, qui dépend à nouveau fortement de la pression (comme l'équilibre liquide-vapeur). Dans les conditions interstellaires, la glace solide ne peut exister qu'en dessous de quelques dizaines de K (en fait elle n'est jamais pure et les processus de formation/evaporation sont assez complexes et pas bien connus).

[alopex]

Donc en dessous du point triple (ce qui est le cas dans l'espace) c'est glace ou vapeur uniquement. La température de sublimation doit baisser pas mal dans le vide et on a peut être quand même une vaporisation brutale de l'eau constituant notre imprudent astronaute naturiste
Je note quand même qu'un tel phénomène serait beaucoup plus destructeur que l'accident de plongée par dégazage qui n'affecte que les gazs dissous. Bon ca suffit à tuer son homme quand même! La vaporisation romprait les tissus en lambeaux probablement...berk
Bon c'est plus compliqué que cela parce que cette eau contient toutes sortes de substances (sels, sucres, protéines, etc) qui font qu'elle est plutot sous forme colloïdale que liquide proprement dit. Du coup, je ne sais pas trop ce qui se passerait.
Je ne serais pas étonné que de petits animaux aient été sacrifiés pour voir "comment ca fait", mais ca personne ne s'en vante...C'est comme la durée de survie dans l'eau froide, étudiée "scientifiquement" par les nazis...

[invite5d273677]

Bonjour,

Juste pour préciser qu'un accident de décompression n'est pas, en général, une rupture dans les tissue, mais de "simples" embolies gazeuses. Les bulles bloquent la circulation, et les tissus non alimentés nécrosent.

Les pratiques de la plongée semblent d'aiileurs infirmer les thèses de "frêle". Par exemple, il est possible (...) de remonter du fond à la surface (ce qui peut correspondre à 2 bars de décompression!), à la condition de replonger dans les 2 minutes à la profondeur max atteinte dans la plongée.

Merci de ces précisions Mmy.
Note seulement que j'ai employé l'ADD comme une analogie pour répondre au post du début, et que j'ai simplifié à outrance en insistant sur les cas où ces effets extrêmes peuvent arriver.
C'est exact que les accidents ou décés dus à l'ADD sont de prime abord dus aux asphyxie et embolies par coincement des bulles dans les tissus. Mais pour l'individu, partant d'une immersion importante, après les embolies gazeuses, ce serait la destruction des tissus due aux contraintes que ces bulles provoquent qui finiraient par survenir.

Et en me relisant bien tu verrais que je n'ai pas invoqué cette cause d'ADD comme étant exclusive, ni que j'ai évacué la possibilité de remonter en urgence sans palier et sans respecter les 17m/mn lorsqu'on pratique la plongée (j'ai moi-même eu l'occasion de le voir faire dans ma lointaine jeunesse lorsque nous eûmes un problème dans notre palanquée).

En fait il est plus exact d'illustrer le cas des lésions tissulaires dans la situation de l'accident par surpression pulmonaire (*)(chose que j'ai vue), mais, à tort, je n'ai pas cherché à trop détailler, ce qui pouvait donner l'impression de mélanger les choses, et ta remarque y remédie.

(*) note de précision (pas pour toi mmy, car je pense que tu connais): la surpression pulmonaire survient dans le processus suivant. Lors d'une plongée avec de l'air, l'air inspiré à la profondeur considérée est à la pression d'immersion. Lors de la remontée cet air se détend et son volume augmente. Il faut donc l'expulser progressivement au cours de la remontée. Si pour une raison quelconque (paralysie de la glotte) ce n'est pas fait, la dilatation de l'air crée une contrainte mécanique dans les poumons pouvant dépasser leur limite élastique: c'est l'accident avec déchirure des alvéoles, l'air se mélange alors au sang et atteint par les vaisseaux les organes vitaux (coeur, cerveau). Prenons un plongeur, de capacité pulmonaire 5 litres, descendant à 30 mètres. Sous une température supposée constante (loi de Mariotte), on a PV = P'V' avec P' = 4 bars (pression d'immersion) et V' = 5 l, et P = 1 bar (surface): le volume pulmonaire à la surface devient alors V = V'P'/P = 5x4/1 = 20 litres !!! Je puis affirmer, d'expérience, que ce genre d'accident existe. Il aurait été plus approprié de le choisir comme analogie dans ma réponse initiale à ce fil.