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Vidéo de question : Analyser la pression atmosphérique en fonction de la hauteur Physique

L’amplitude de la pression atmosphérique à différentes hauteurs au-dessus du niveau de la mer est indiquée sur le schéma. La pression atmosphérique est indiquée au niveau de la mer et à une hauteur ℎ à laquelle la pression atmosphérique est égale à 0,5 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer. Une pression d’une atmosphère équivaut à une pression de 101 kPa. Comment la pression atmosphérique varie-t-elle lorsque la hauteur au-dessus du niveau de la mer augmente ? Comment le taux de variation de la pression atmosphérique varie-t-il lorsque la hauteur au-dessus du niveau de la mer augmente ? Quelle est la pression atmosphérique au niveau de la mer au kilopascal près ? Quelle est la pression atmosphérique en haut de l’atmosphère terrestre, au kilopascal près ? La hauteur ℎ à laquelle la pression atmosphérique est égale à 0,5 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer est-elle supérieure, inférieure ou exactement à mi-chemin entre le niveau de la mer et le haut de l’atmosphère ?

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Transcription de vidéo

L’amplitude de la pression atmosphérique à différentes hauteurs au-dessus du niveau de la mer est indiquée sur le schéma. La pression atmosphérique est indiquée au niveau de la mer et à une hauteur ℎ à laquelle la pression atmosphérique est égale à 0,5 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer. Une pression d’une atmosphère équivaut à une pression de 101 kilopascals. Comment la pression atmosphérique varie-t-elle lorsque la hauteur au-dessus du niveau de la mer augmente ?

Pour répondre à cette question, regardons notre graphique, qui nous montre la hauteur au-dessus du niveau de la mer en fonction de la pression atmosphérique. Nous pouvons voir que notre axe vertical commence au niveau de la mer et va ensuite jusqu’en haut de l’atmosphère terrestre. Sur l’axe horizontal, nous voyons que les valeurs de pression atmosphérique vont de la pression nulle à une pression d’une atmosphère. Pour cette partie de notre question, nous voulons voir comment la pression atmosphérique varie lorsque nous montons dans l’atmosphère terrestre.

Nous allons donner une réponse générale à cette question. C’est-à-dire que nous décrirons la tendance générale de cette courbe que nous voyons tracée. Si nous commençons à une altitude au niveau de la mer, nous voyons que la pression atmosphérique correspondante est d’une atmosphère. Cependant, lorsque nous remontons vers le haut de l’atmosphère, nous voyons que nous atteignons une pression atmosphérique nulle. À mesure que notre hauteur au-dessus du niveau de la mer a augmenté, la pression atmosphérique a diminué. Ce sera alors notre réponse à cette partie de la question. À mesure que la hauteur au-dessus du niveau de la mer augmente, la pression atmosphérique diminue.

Voyons maintenant la deuxième partie de notre question.

Comment le taux de variation de la pression atmosphérique change-t-il lorsque la hauteur au-dessus du niveau de la mer augmente ?

Cela peut sembler similaire à la question à laquelle nous venons de répondre. Mais en fait, nous parlons maintenant du taux de variation de la pression atmosphérique et de son évolution. C’est-à-dire que nous pouvons voir que lorsque nous montons dans l’atmosphère, la pression atmosphérique diminue en conséquence. Ce que nous voulons maintenant comprendre, c’est, par exemple, si nous traversons une certaine différence de hauteur définie dans la partie inférieure de l’atmosphère et que la pression atmosphérique varie, cette variation de pression sera-t-elle la même si nous traversons la même différence de hauteur mais dans la haute atmosphère. Laquelle de ces différences égales de hauteur entraîne une variation plus importante de la pression atmosphérique ? Si nous pouvons répondre à cette question, nous comprendrons comment le taux de variation de la pression atmosphérique change à mesure que la hauteur au-dessus du niveau de la mer augmente.

Voici une façon de penser à cette question. Notez que la pression atmosphérique est graduée à une atmosphère, à 0,5 atmosphère et à une pression nulle ou à zéro atmosphère. Ainsi, le changement d’atmosphère d’une à 0,5 atmosphère est le même que de 0,5 à zéro. Plus tôt, nous avons vu qu’au niveau de la mer, la pression atmosphérique est d’une atmosphère. En regardant maintenant notre axe vertical, nous remarquons que si nous nous allons vers le haut d’une hauteur ℎ depuis le niveau de la mer, nous sommes alors à une altitude avec une pression correspondante de 0,5 atmosphère. En d’autres mots, en remontant du niveau de la mer à une hauteur ℎ, nous avons réduit de moitié la pression atmosphérique.

Maintenant, remarquez comment la hauteur ℎ ici se compare à la hauteur restante de cette hauteur jusqu’au sommet de l’atmosphère. La distance restante est beaucoup plus grande que ℎ. Et pourtant, sur cette distance restante, alors que nous montons à travers cette partie de l’atmosphère, la pression atmosphérique, nous le voyons, ne change que de 0,5 atmosphère allant de 0,5 atmosphère à une pression nulle. Par conséquent, ce changement d’altitude relativement faible dans la basse atmosphère a entraîné un changement de pression atmosphérique aussi important que ce changement d’altitude beaucoup plus important ici. Cela nous confirme que la pression atmosphérique change beaucoup plus rapidement dans les parties inférieures de l’atmosphère que dans les parties supérieures.

Par conséquent, à mesure que la hauteur au-dessus du niveau de la mer augmente lorsque nous nous élevons à partir de cette altitude, le taux de variation de la pression atmosphérique diminue. Lorsque nous passons du niveau de la mer à la basse atmosphère, la pression atmosphérique change relativement rapidement. Mais plus nous nous rapprochons du haut de l’atmosphère terrestre, moins les changements de pression atmosphérique entraînent une augmentation de la hauteur.

Regardons maintenant la troisième partie de notre question.

Quelle est la pression atmosphérique au niveau de la mer au kilopascal près ?

Nous avons vu qu’au niveau de la mer, la pression atmosphérique en unités d’atmosphères est d’une atmosphère. Mais dans cette partie de notre question, nous voulons indiquer cette pression en kilopascals. Dans notre énoncé du problème, on nous dit de traiter une atmosphère comme étant pratiquement égale à 101 kilopascals. Étant donné que la pression atmosphérique au niveau de la mer est d’une atmosphère, au kilopascal près cela fait 101 kilopascals.

La prochaine partie de notre question est la suivante : quelle est la pression atmosphérique en haut de l’atmosphère terrestre, au kilopascal près ?

Tout en haut, au sommet de l’atmosphère terrestre, nous avons vu que la pression est nulle. Cela nous indique notre réponse car quelles que soient les unités dont nous nous servons, une pression nulle sera nulle quelle que soit l’unité. En haut de l’atmosphère de la Terre au kilopascal près, la pression est de zéro kilopascals.

Voyons maintenant la dernière partie de notre question.

La hauteur ℎ à laquelle la pression atmosphérique est égale à 0,5 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer est-elle supérieure, inférieure ou exactement à mi-chemin entre le niveau de la mer et le haut de l’atmosphère ?

Nous voyons cette hauteur ℎ sur notre graphique juste au-dessus du niveau de la mer. Plus tôt, nous avons vu que la distance entre la hauteur ℎ et le sommet de l’atmosphère est beaucoup plus grande qu’entre le niveau de la mer et la hauteur ℎ. Dans cette partie de notre question, nous comparons ces deux distances en bleu et en orange. Nous voyons que la longueur de la ligne orange est très inférieure à la longueur de la ligne bleue. Cela nous indique que la hauteur ℎ est inférieure à la moitié de la distance entre le niveau de la mer et le haut de l’atmosphère terrestre.

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