Pression

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Pression
Description de cette image, également commentée ci-après
Représentation de la pression en tant que résultat des collisions entre les particules d'un fluide contenu dans un récipient et les parois de celui-ci.
Unités SIpascal (Pa)
Autres unitésbar, atmosphère (atm), livre par pouce carré (psi), torr
DimensionM·L-1·T-2
NatureGrandeur scalaire intensive
Symbole usuel, [1]
Expressions


avec force et surface

avec densité de force et gradient

La pression est une notion physique fondamentale relative aux transferts de quantité de mouvement dans un solide ou dans un fluide. Dans sa définition classique elle correspond à la force qu'exerce un fluide ou un solide sur une unité de surface. Elle se définit plus généralement en physique à partir de la notion de transfert de quantité de mouvement dans tout système thermodynamique.

C'est une grandeur scalaire ou tensorielle intensive dont l'unité dans le Système international d'unités (SI) est le pascal (Pa), qui correspond à un newton par mètre carré. L'analyse dimensionnelle montre que la pression est homogène à une énergie volumique.

Histoire de la notion de pression

« Pompe à air » de Boyle

La notion de pression, corollaire de celle du vide, est à l'origine liée au problème de la montée de l'eau par pompe aspirante[2]. Héron d'Alexandrie donne la première description des pompes de ce type, interprétant leur fonctionnement en termes de vide créé par « une certaine force »[3],[4]. Aristote récuse le concept de vide[5]. La pensée scholastique médiévale généralise : « la Nature a horreur du vide » (horror vacui), ce qui n'empêche pas les progrès techniques de l'âge d'or islamique tels que la pompe aspirante-foulante décrite par Al-Jazari[6]. Ces progrès gagneront l'Europe de la Renaissance avec les techniques de pompage étagé.

Le problème scientifique refait surface au e siècle. En 1630, Jean-Baptiste Baliani suggère le rôle du poids de l'air pour équilibrer celui de l'eau dans une lettre à Galilée[7]. Celui-ci remet en cause l'inexistence du vide en 1638[8],[9], mais l'âge arrête ses réflexions sur le sujet. Evangelista Torricelli, reprenant le problème des fontainiers de Florence lié à la limitation des pompes aspirantes initialement confié à Galilée, confirme l'hypothèse du « poids de l'atmosphère » et invente le baromètre en 1643[10]. Gilles Personne de Roberval précise le concept en étudiant en 1647 l'expansion des gaz[11], puis Blaise Pascal publie son fameux traité sur la pression atmosphérique en 1648[12]. Robert Boyle établit la relation entre pression et volume en 1660[13] et Edmé Mariotte en 1676[14] (la loi de Boyle-Mariotte). On a à cette époque une description assez complète mais empirique de la pression des gaz.

La théorie cinétique des gaz commence avec Daniel Bernoulli en 1738[15]. Ludwig Boltzmann la mène à un degré de précision proche de l'état actuel en 1872 et 1877[16]. Satyendranath Bose étend le domaine au rayonnement en 1924[17].

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