Théorie sur l’air.

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1 Théorie sur l’air

2 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 Volume Azote % N2 Oxygène 20.95% O2 Argon 0.93% Ar Autres 0.03%

3 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.

4 Atmosphère standard 1013.25 m bar
l’atmosphere standard est definie par “The International Civil Aviation Organisation”. Pression et temperature au niveau de la mer : milli bar absolu et 288 K (15OC) m bar

5 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

6 Baromètre à Mercure La pression atmosphérique peut être mesurée avec une colonne de mercure (Hg) par sa hauteur. 760 mm Hg = millibar approximativement. Un baromètre à eau devrait mesurer 10 mètres de haut. Hg = 13.6 fois la densité de H2O 760 mm Hg

7 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.

8 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

9 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 = N/m2 1 bar = 100 kPa 1 bar = psi 1 bar = kgf/m2 1 mm Hg = mbar approx. 1 mm H2O = mbar approx.

10 Pression et force

11 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.

12 Pressure and force Force = p R2 P En Newtons F = P S D mm
La force développée par un piston est égale à la surface (m²) effective multipliée par la pression (Pa). P bar Force = p R2 P En Newtons F = P S données D = diamètre du cyllindre en mm P = presion en Pascal. 1bar = Pa

13 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 !

14 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

15 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. P2 P1

16 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

17 lois des gaz

18 The gas laws P.V = constant V = constant T P = constant T
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 V = constant T P = constant T

19 à Temperature constante

20 à Temperature constante
Pressure P bar absolute 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 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Volume V P1.V1 = P2.V2 = constant

21 à Temperature constante
Pressure P bar absolute 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 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Volume V P1.V1 = P2.V2 = constant

22 à Temperature constante
Pressure P bar absolute 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 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Volume V P1.V1 = P2.V2 = constant

23 à Temperature constante
Pressure P bar absolute 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 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Volume V P1.V1 = P2.V2 = constant

24 à Temperature constante
Pressure P bar absolute 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 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Volume V P1.V1 = P2.V2 = constant

25 à pression Constante

26 à pression Constante Le volume est proportionnel à la température.
Temperature Celsius 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 100 80 60 40 20 293K -20 -40 -60 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 Volume V V2 T1(K) T2(K) = c =

27 à pression Constante Le volume est proportionnel à la température.
Temperature Celsius 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 100 366.25K 80 60 40 20 -20 -40 -60 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 Volume V V2 T1(K) T2(K) = c =

28 à pression Constante Le volume est proportionnel à la température.
Temperature Celsius 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 100 80 60 40 20 -20 -40 219.75K -60 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 Volume V V2 T1(K) T2(K) = c =

29 à volume constant

30 à volume constant Temperature Celsius 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 100 80 60 40 20 2 4 6 8 bar 10 12 14 16 -20 -40 bar absolute -60 5 10 15 20 P P2 T1(K) T2(K) = c =

31 à volume constant Temperature Celsius 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 100 80 60 40 20 8 6 10 4 12 -20 2 14 bar 16 -40 bar absolute -60 5 10 15 20 P P2 T1(K) T2(K) = c =

32 à volume constant Temperature Celsius 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 100 80 60 40 20 8 6 10 4 12 -20 2 14 bar 16 -40 bar absolute -60 5 10 15 20 P P2 T1(K) T2(K) = c =

33 à volume constant Temperature Celsius 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 100 80 60 40 20 8 6 10 4 12 -20 2 14 bar 16 -40 bar absolute -60 5 10 15 P P2 T1(K) T2(K) = c =

34 Débit d’air comprimé

35 unités Le débit c’est mesurer : un volume d’air par unité de temps.
Litre ou dm3 par seconde l/s or dm3/s mètres cubes par seconde m3/s 1 cubic foot 1 litre = 1 decimètre cube 1 mètre cube ou 1000 dm3

36 Occupation de l’air La distance entre les 2 barres rouge représente le volume occupé par 1 litre d’air aux différentes pressions. Actual volume of 1 litre of free air at pressure 1 litre 1bar a 1/2 2bar a 1/4 4bar a 1/8 8bar a 1/16 16bar a

37 conversions

38 Unités de pression complémentaires
Atmosphere = bar 1 mm Hg = 1.334mbar approx. 1 mm H2O = mbar approx. 1 kPa = 10.0 mbar 1 MPa = 10 bar 1 kgf/cm2 = 981 mbar 1 N/m2 = 0.01 mbar

39 Unités de pression complémentaires
1 bar = N/m2 1 bar = dyn/cm2 1 bar = kgf/m2 1 bar = 100 kPa 1 bar = psi 1 bar = atmospheres

40 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

41 Conversion de température
393 120 240 La température absolue est mesurée en degrés Kelvin OK Sur l’échelle Celsius l’eau gèle à 0OC et bout à 100OC OK = OC Les Fahrenheit et les Celsius coïncident à - 40O OF = OC. 9/5 + 32 220 373 100 200 180 353 80 160 333 140 60 120 313 100 40 80 293 20 60 40 273 20 253 -20 -20 233 -40 -40 OK OF OC