Convertir newton/mètre² [N/m²] <—> gigapascal [GPa] • Convertisseur de pression, de contrainte et de module de Young • Convertisseurs d’unités populaires • Calculateur compact • Convertisseurs d’unités en ligne (2024)

Aperçu

La pression est définie comme une force par unité de surface. Si la même force est appliquée à deux zones, une plus petite et une plus grande, la pression sera plus grande pour la plus petite zone. Vous conviendrez probablement qu’il est moins effrayant de se faire marcher dessus par une personne portant des chaussures de course que par une personne portant des talons aiguilles. Par exemple, si vous essayez d’enfoncer un couteau tranchant dans une carotte ou une tomate, vous la couperez. La zone où la force est appliquée est petite, la pression est donc suffisamment élevée pour couper l’objet. Si, par contre, vous utilisez un couteau émoussé, vous ne pourrez pas la couper car la zone est plus grande et la pression est donc plus faible.

L’unité de pression du système international d’unités est le pascal, qui est le newton par mètre carré.

Pression manométrique

Dans certains cas, la pression des gaz est mesurée comme la différence entre la pression totale ou absolue et la pression atmosphérique. C’est ce qu’on appelle la pression manométrique ; il s’agit de la pression mesurée lors de la détermination de la pression d’air dans les pneus de voiture. Les appareils de mesure indiquent souvent la pression manométrique, bien que des capteurs de pression absolue soient également utilisés.

Pression atmosphérique

La pression atmosphérique ou pression de l’air est la pression de l’air dans un environnement donné. Elle renvoie généralement au poids de la colonne d’air atmosphérique au-dessus de la surface de l’unité. La pression atmosphérique a une incidence sur le temps et la température. Des changements considérables de la pression atmosphérique provoquent des désagréments pour les personnes et les animaux. Une baisse de la pression atmosphérique peut entraîner un malaise psychologique et physique pour les personnes et les animaux, voire la mort. C’est pourquoi les cabines d’avion sont artificiellement pressurisées, autrement elles connaîtraient une faible pression atmosphérique à leur hauteur de croisière.

La pression atmosphérique diminue au fur et à mesure que l’altitude augmente. Les hommes et les animaux, qui vivent à haute altitude, par exemple dans l’Himalaya, s’adaptent à la basse pression. Les voyageurs en revanche, doivent souvent prendre des mesures de précaution pour éviter les désagréments. Certaines personnes, comme les alpinistes, sont touchées par le mal aigu des montagnes (MAM), causé par le manque d’oxygène dans le sang. Cette affection peut devenir chronique en cas d’exposition prolongée. Il survient généralement à des altitudes supérieures à 2 400 mètres. Dans les cas graves, les personnes peuvent être affectées par un œdème cérébral ou pulmonaire dû à l’altitude. Pour prévenir les problèmes de santé liés à l’altitude, les professionnels de la santé recommandent d’éviter les dépresseurs tels que l’alcool et les somnifères, mais aussi de bien s’hydrater et de monter lentement en altitude, par exemple à pied, au lieu d’utiliser les transports. Ils recommandent également de suivre un régime alimentaire riche en glucides et de bien se reposer, en particulier pour les personnes qui ont effectué une ascension rapide. Cela permettra à l’organisme de lutter contre le manque d’oxygène, qui résulte de la basse pression atmosphérique, en produisant davantage de globules rouges pour le transport de l’oxygène et en augmentant les fréquences cardiaques et respiratoires, entre autres adaptations.

Un traitement d’urgence pour le mal aigu des montagnes (MAM) doit être fourni immédiatement. Il est primordial d’amener le patient à des altitudes plus basses où la pression est plus élevée, de préférence à une altitude inférieure à 2 400 mètres au-dessus du niveau de la mer. Le traitement comprend également des médicaments et l’utilisation du sac Gamow. Il s’agit d’un conteneur léger et portable qui peut être pressurisé à l’aide d’une pompe à pied. Le patient est placé à l’intérieur de ce sac pour simuler des altitudes plus basses. C’est un traitement d’urgence et le patient doit encore être transporté à des altitudes plus basses.

La basse pression atmosphérique est également utilisée par les athlètes qui dorment dans des environnements simulés en haute altitude mais font de l’exercice dans des conditions normales. Cela aide leur organisme à s’adapter aux hautes altitudes et à commencer à produire de plus grandes quantités de globules rouges, lesquels à leur tour augmentent la quantité d’oxygène transportée dans leur organisme et améliorent leurs capacités athlétiques. C’est pour cette raison que les athlètes utilisent souvent des tentes d’altitude ou des auvents qui ont une faible pression atmosphérique à l’intérieur.

Combinaisons pressurisées

Les astronautes et les pilotes qui doivent travailler à haute altitude utilisent des combinaisons pressurisées pour compenser la basse pression atmosphérique. Les combinaisons de haute pression sont utilisées dans l’espace, tandis que les combinaisons de basse pression qui fournissent une contre-pression et aident à la respiration à haute altitude sont utilisées par les pilotes.

Pression hydrostatique

La pression hydrostatique est la pression du fluide causée par la force de gravité. Il s’agit d’un facteur important non seulement en ingénierie et en physique, mais aussi en médecine. Par exemple, la pression sanguine est la pression hydrostatique du sang sur les parois des vaisseaux sanguins. Elle renvoie généralement à la pression artérielle et est représentée par deux nombres : la pression systolique ou maximale et la pression diastolique ou minimale pendant un battement de cœur. L’instrument utilisé pour mesurer la pression sanguine est appelé sphygmomanomètre. Les millimètres de mercure sont utilisés comme unités de mesure de la pression artérielle, même dans des pays comme les États-Unis et le Royaume-Uni, où les pouces sont utilisés pour mesurer la longueur.

Une coupe de Pythagore est un dispositif intéressant, qui utilise les principes de la pression hydrostatique. Selon la légende, elle a été conçue par Pythagore pour modérer la consommation de vin. D’autres sources mentionnent que cette coupe était destinée à réguler la consommation d’eau pendant une période de sécheresse. Elle est généralement munie d’une tige et comporte toujours un dôme à l’intérieur, qui permet au liquide de pénétrer par le bas par un tuyau encastré. Ce tuyau va du bas de la tige de la tasse jusqu’au sommet du dôme, puis se plie et s’ouvre dans la tasse, comme dans l’illustration. Le liquide pénètre dans le tuyau par cette ouverture. L’autre côté du tuyau qui passe par la tige a également une ouverture au bas de la tige. La conception et les principes de fonctionnement d’une coupe de Pythagore sont similaires à ceux des cuvettes de toilettes modernes. Si le liquide qui remplit la tasse se trouve au-dessus du haut du tuyau, il se répand par le bas de la tasse, en raison de la pression hydrostatique. Si le liquide se trouve en dessous de ce niveau, on peut utiliser la tasse de manière conventionnelle.

Pression en géologie

La pression est un élément essentiel de la géologie. La formation des pierres précieuses nécessite une pression, tant pour les pierres naturelles que pour les pierres synthétiques fabriquées en laboratoire. Le pétrole brut est également formé par la pression et la chaleur intenses des restes de plantes et d’animaux. Contrairement aux pierres précieuses qui se forment principalement dans des formations rocheuses, le pétrole se forme généralement dans les lits d’eau tels que les rivières et les mers. La matière organique est recouverte de sable et de limon qui s’accumulent progressivement au-dessus d’elle. Le poids de l’eau au-dessus et le sable exercent une pression. Avec le temps, ces matériaux sont enfouis de plus en plus profondément et atteignent plusieurs kilomètres sous la surface de la terre. Lorsque la température augmente d’environ 25 °C par kilomètre sous la surface, elle atteint 50 à 80 °C à ces profondeurs. En fonction de la température totale et des fluctuations de température du gaz peut être créé à la place du pétrole.

Pierres précieuses naturelles

La formation des pierres précieuses varie, mais très souvent, la pression est un facteur important. Les diamants, par exemple, sont créés dans le manteau de la terre, où une pression et des températures intenses sont présentes. Ils émergent ensuite sur ou près de la surface lors d’éruptions volcaniques, lorsque le magma les transporte vers le haut. Certains diamants arrivent sur le terre à l’intérieur de météorites et les scientifiques spéculent que leur formation sur d’autres planètes est similaire à celle sur la terre.

Pierres précieuses synthétiques

L’industrie des pierres précieuses synthétiques à l’échelle industrielle a débuté dans les années 1950 et elle est actuellement en pleine expansion. Certains consommateurs préfèrent encore les pierres précieuses extraites, mais on constate un changement dans les préférences des consommateurs, notamment en raison des nombreux problèmes liés à l’extraction des pierres précieuses qui ont été mis en lumière récemment. De nombreux consommateurs choisissent les pierres précieuses synthétiques non seulement en raison de leur prix inférieur, mais aussi parce qu'ils pensent que les pierres produites en laboratoire posent moins de problèmes tels que les violations des droits de l’homme, le financement des guerres et des conflits et le travail des enfants.

L’une des méthodes de culture des diamants en laboratoire, la méthode de haute pression et haute température (HPHT), consiste à soumettre le carbone à une température élevée supérieure à 1000 °C et à une pression d’environ 5 GPa. En général, les graines de diamant sont utilisées comme base et le graphite est une source de carbone de haute pureté à partir de laquelle le nouveau diamant pousse. Cette méthode est courante, surtout pour la fabrication des pierres précieuses, car elle est bon marché comparativement aux autres méthodes. Ces diamants cultivés en laboratoire ont des propriétés similaires et parfois supérieures à celles des diamants naturels, selon la méthode de fabrication. Toutefois, ils sont souvent colorés.

Les diamants sont abondamment utilisés à des fins industrielles en raison de leurs propriétés, notamment leur dureté. Les qualités optiques, ainsi que la conductivité thermique et la résistance aux alcalis et aux acides sont également appréciées. Les outils de coupe utilisent un revêtement en diamant et la poudre de diamant est incluse dans les matériaux abrasifs. Actuellement, une grande partie des diamants industriels est fabriquée dans les laboratoires parce que la production synthétique est moins chère que l’exploitation minière ; par ailleurs, la demande de diamants industriels ne peut être satisfaite exclusivement par l’exploitation minière.

Certaines entreprises proposent désormais des diamants commémoratifs. Ceux-ci sont cultivés à partir du carbone extrait des cheveux ou des cendres de crémation du défunt. Les fabricants commercialisent ces diamants comme souvenir pour célébrer la vie des êtres chers et ils gagnent en popularité, notamment sur les marchés des pays riches comme le Japon et les États-Unis.

Le procédé haute pression et haute température (HPHT)

Le procédé haute pression et haute température est principalement utilisé pour la production des diamants synthétiques. Toutefois, il est d’ores et déjà utilisé sur les diamants naturels pour améliorer ou ajuster les propriétés de leur couleur. Des presses de différentes conceptions peuvent être utilisées dans le processus. Les presses de type cubique sont les plus coûteuses et les plus compliquées. Elles sont principalement utilisées pour améliorer ou modifier les couleurs des diamants naturels. La croissance dans la capsule de la presse est d’environ 0,5 carat de diamant brut par jour.

Références

Cet article a été rédigé par Kateryna Yuri.

Unit Converter articles were edited and illustrated by Anatoly Zolotkov