Composition de l'air
• L'air qui nous entoure est inodore et incolore. Et pourtant, il nous permet de respirer, notamment grâce aux molécules de dioxygène (et non « d'oxygène » comme on le dit souvent) qui le constituent. L'air contient environ 21 % de dioxygène O2 et 78 % de diazote N2 (+ 1 % d'autres gaz : argon, dioxyde de carbone CO2 …).
Pression
• L'air est une matière gazeuse : les molécules qui le composent sont en mouvement désordonné et occupent tout le volume disponible. Les interactions entre molécules sont négligeables. En revanche, les molécules exercent une action sur les parois du contenant où elles se trouvent : cette force surfacique est appelée pression et s'exprime en pascals (Pa) ou en bars (1 bar = 105 Pa).
• Lorsqu'on ferme un récipient contenant de l'air et qu'on appuie sur les parois (par exemple, en poussant sur une seringue), on force les molécules à se rapprocher les unes des autres et cela demande un effort physique : c'est la compression. On augmente la pression du gaz. De même, lorsqu'on écarte les parois d'un récipient contenant un gaz en équilibre (par exemple en tirant sur une seringue), cela demande un effort physique : c'est la dilatation. On diminue la pression du gaz.
Cas d'équilibre
Cas d'équilibre
Compression
Compression
Dilatation
Dilatation
• À la surface de la Terre, les molécules de l'air sont en équilibre (au repos) lorsqu'elles sont à la pression atmosphérique (P atm = 1 013 hPa).
Évolution de la température de changement d'état avec l'altitude
• Lorsqu'on se déplace en altitude, la pression de l'atmosphère diminue. C'est pourquoi les bouteilles d'eau vides ont tendance à gonfler, car la pression intérieure tend à s'équilibrer avec la pression extérieure.
La pression dans une bouteille
La pression dans une bouteille
• Autre conséquence : la température d'ébullition de l'eau est plus faible quand l'altitude augmente. Si on voulait faire cuire des pâtes au sommet de l'Everest, il faudrait attendre longtemps, car à cette altitude l'eau bout aux alentours de 70 °C… mais cela ne cuit pas les aliments !