Etude des gaz : La Pression

M. VERHILLE — Physique-Chimie · 4ème

Objectifs et competences

Repères du programme de cycle 4 (BO 2020) :

Decrire la constitution et les etats de la matiere
Utiliser la notion de pression

Competences du socle :

D1.3 : Utiliser les langages scientifiques (unites de pression)
D4 : Systemes naturels et techniques

A la fin de ce chapitre, l'eleve sait :

Expliquer la relation inverse volume/pression
Convertir entre Pa, hPa, bar et atm
Lire une carte meteo (isobares, anticyclone, depression)

1. Définition

Un gaz est constitué de particules en agitation constante. Leurs chocs exercent une force moyenne sur une paroi. La pression est cette force par unité de surface : p = F/S. Elle s’exprime en pascals : 1 Pa = 1 N/m².

2. Relation volume / pression

Expérience — Seringue bouchée au doigt

On bouche l'embout d'une seringue avec le doigt ou un manomètre (système fermé).

On compare le même gaz, en quantité constante et à température constante. Les particules ne grossissent pas et ne disparaissent pas lorsque le volume change.

Action	Volume	Pression	Explication
Pousser le piston	↓ diminue	↑ augmente	Molécules plus serrées → plus de chocs
Tirer le piston	↑ augmente	↓ diminue	Molécules plus dispersées → moins de chocs

Loi qualitative : Volume et pression varient en sens inverse (à température constante).

3. Grandeur physique et unités

La pression se note p.

Instruments de mesure

Instrument	Utilisation
Manomètre	Hautes pressions (pneus, bouteilles de gaz…)
Baromètre	Pression atmosphérique

Unités et conversions

Unité	Symbole	Valeur
Atmosphère	atm	pression de référence au niveau de la mer
Pascal	Pa	unité SI
Hectopascal	hPa	1 hPa = 100 Pa
Bar	bar	1 bar = 10⁵ Pa
Millimètre de mercure	mmHg	ancienne unité médicale

Équivalences à retenir :

1\ \text{atm} = 1013{,}25\ \text{hPa} = 101\ 325\ \text{Pa} \approx 1013\ \text{hPa}

1\ \text{bar} = 10^5\ \text{Pa} = 100\ 000\ \text{Pa}

4. La pression atmosphérique

Au niveau de la mer : p ≈ 1013 hPa (valeur de référence proche de 1 atm ; la pression réelle varie avec la météo)
En altitude : la pression diminue (moins de colonne d'air au-dessus)
En profondeur (eau) : la pression augmente

Exemple local : A La Reunion, la pression atmospherique varie fortement selon l'altitude. Au sommet du Piton des Neiges (3 070 m), la pression descend a environ 700 hPa, soit 30 % de moins qu'au niveau de la mer. Lors du passage d'un cyclone tropical, la pression peut chuter brutalement sous 950 hPa — les cartes isobares de Meteo France Ocean Indien permettent de suivre ces variations.

Lecture de carte météo

Isobares : lignes reliant les points de même pression
Anticyclone (A) : zone de haute pression → temps souvent stable ; nuages bas ou brouillard possibles
Dépression (D) : zone de basse pression → temps souvent perturbé

Bilan — Ce qu'il faut retenir

Notion	Définition
Pression	Force moyenne exercée sur une paroi par unité de surface (p = F/S)
Volume ↓	Pression ↑ (compression)
Volume ↑	Pression ↓ (détente)
1 atm	= 1013,25 hPa = 101 325 Pa ≈ 1013 hPa
1 bar	= 10⁵ Pa

Erreurs frequentes a eviter

Confondre pression et force : la pression est une force repartie sur une surface (P = F/S). Une meme force appliquee sur une petite surface donne une pression plus grande
Oublier de convertir les unites (Pa, hPa, bar) : 1 bar = 10⁵ Pa = 1000 hPa. Attention a ne pas melanger les unites dans les calculs
Penser que la pression ne depend que de l'altitude : la pression depend aussi de la temperature, de l'humidite et des conditions meteorologiques (anticyclone, depression, cyclone)

Differenciation

Remediation : realiser un tableau de conversions guide (Pa → hPa → bar → atm) avec des valeurs simples a completer, puis associer chaque instrument (manometre, barometre) a son usage
Approfondissement : calculer la pression atmospherique theorique a differentes altitudes de La Reunion (niveau de la mer, Cilaos a 1 200 m, Piton des Neiges a 3 070 m) et comparer avec les releves meteorologiques reels

Ressources associees

Images : ../sources/ch02-gaz-pression/carte-meteo-isobares-reunion-mada-01-03-2019.jpg, carte-meteo-france-isobares-D-A-06-06-1944.jpg, pression-seringues-compressible-expansible.jpg
TP : ../sources/ch02-gaz-pression/4TP-experiences-pression-atmospherique.pdf, 4TP-mesure-masse-air.pdf
Liens web S1 — PhET etats de la matiere, videos pression