Mesures de pression

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Comprendre et travailler avec les unités

6 Mesures de pression

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La gestion des pressions de la vie peut certainement être un exercice d’équilibriste. La famille, le travail, l’argent et beaucoup d’autres choses agréables font partie de la vie. Comment décririez-vous cette pression?

La pression dont il est question dans cette section est différente des pressions de la vie quotidienne.

Le mot pression a en réalité différentes définitions. Voici celle que nous allons travailler :

Pression : La force exercée par un objet sur un autre, ou la force exercée par un objet par unité de surface. Il pourrait s’agir de n’importe quelle surface, mais il est normalement question du pouce carré ou du mètre carré.

Lorsqu’on parle de pression, on commence par la livre par pouce carré (psi). La livre par pouce carré est une version impériale de mesure de la pression, et la plupart d’entre nous la connaissent probablement. On l’utilise lorsqu’on gonfle les pneus d’une auto ou d’un vélo, ou lorsqu’on parle de la pression de l’eau.

La mesure métrique de pression la plus utilisée est le pascal (Pa), qui est souvent mesuré en groupes de 1 000, qu’on appelle le kilopascal (kPa), selon la nomination habituelle du système métrique. Comme la pression est définie comme la force par unité de surface, il conviendrait de définir le pascal. Un pascal est égal à la pression d’un newton par mètre carré (n/m²), où le newton est une mesure de la force.

Voici la définition technique de newton.

Newton : l’unité de mesure de la force nécessaire pour déplacer (ou accélérer) un objet qui pèse un kilogramme sur une distance d’un mètre par seconde au carré.

La notion de force peut également englober les livres, qui peuvent être définies comme une unité de force. On parle parfois de livre-force ou lbf.

Quoi qu’il en soit, nous avons nos deux mesures de force avec lesquelles travailler, l’une étant le pascal (Pa) (ou kilopascal [kPa]), et l’autre, la livre par pouce carré (psi).

Ce ne sont pas les seules mesures de pression que nous utiliserons. Deux autres mesures de pression communes dans les métiers sont les pouces de colonne d’eau et les pieds de tête.

Une colonne d’eau de 2,31 pieds de haut qui indique une pression à la base de 1 livre par pouce carré.

Les deux mesures font références à une colonne d’eau. L’idée est qu’une colonne d’eau crée de la pression à la base de la colonne. Plus la colonne est haute, plus la pression est forte. Une livre par pouce carré équivaut à une colonne d’eau de 2,31 pieds de haut. La pression à la base de cette colonne serait de 1 psi. Il s’avère que 27,72 pouces équivalent à 2,31 pieds, et donc la base d’une colonne d’eau de 27,72 pouces (2,31 pieds) subirait une pression d’une livre par pouce carré.

Si vous vous demandez si ce système de mesure fonctionne pour d’autres liquides, la réponse est oui. Il est également courant de mesurer la pression à l’aide des pouces de mercure (Hg).

Pouces de mercure (Hg) : Il s’agit d’une unité commune pour mesure le vide. Il est nécessaire de mesurer le vide pour les pompes à vide dans les centres médicaux ou pour les systèmes de réfrigération. Il y a 2,04 pouces de mercure pour 1 livre par pouce carré.

Voyons quelques autres exemples de façons d’exprimer la pression.

Bar : La pression moyenne approximative au niveau de la mer (elle est réellement de 1,013 bar), ce qui est aussi l’équivalent de 100 000 pascals.

Torr : Il devait à l’origine être égal à 1 mmHg, mais ce n’est plus tout à fait le cas. Il se définit maintenant comme 1/760^e d’une atmosphère, ou une atmosphère est égale à 101,325 kPa. L’atmosphère correspond à la pression au niveau de la mer exercée sur tous les objets. On entend souvent parler de pression atmosphérique normale, qui est de 14,7 psi.

Dans tous les cas, un torr est environ égal à 133,32 pascals.

Regroupons les principales mesures de pression dans un tableau, en commençant par la livre par pouce carré.

Une livre par pouce carré est égale à :

6,895 kilopascals (kPa)
2,04 pouces de mercure (Hg)
2,31 pieds de tête (eau)
27,72 pouces de colonne d’eau (pouces W. C.)

Comme dans les parties précédentes du chapitre, voici quelques exemples pour effectuer des conversions entre ces chiffres.

Exemple

Combien de kilopascals y a-t-il dans 10 psi?

Étape 1 : Trouvez le nombre qui permet la conversion entre les kilopascals et les psi. Dans ce cas :

$\Large \text{1 psi} = 6.895 \text{ kilopascals}$

Étape 2 : Comme toujours, créez un ratio.

$\Large \dfrac{\text{1 psi}}{\text{10 psi}} = \dfrac{6.895 \text{ kPa}}{\text{X kPa}}$

Étape 3 : Faites une multiplication croisée.

$\Large \begin{array}{c} \dfrac{\text{1 psi}}{\text{10 psi}} = \dfrac{6.895 \text{ kPa}}{\text{X kPa}} \\ 1 \times \text{X} = 10 \times 6.895 \\ \text{X} = 68.95 \\ \text{Answer} = 68.95 \text{ kPa} \end{array}$

Exemple

Combien de livres par pouce carré y a-t-il dans 150 kilopascals?

Étape 1 : Trouvez un nombre qui permet de faire la conversion entre les kilopascals et les psi.

$\Large \text{1 psi} = 6.895 \text{ kilopascals}$

Étape 2 : Créez un ratio.

$\Large \dfrac{\text{1 psi}}{\text{X psi}} = \dfrac{6.895 \text{ kPa}}{\text{150 kPa}}$

Étape 3 : Faites une multiplication croisée.

$\Large \begin{array}{c} \dfrac{\text{1 psi}}{\text{X psi}} = \dfrac{6.895 \text{ kPa}}{\text{150 kPa}} \\ 1 \times 150 = \text{X} \times 6.895 \\ \text{X} = \dfrac{6.895} = 21.75 \\ \text{Answer} = 21.75 \text{ psi} \end{array}$

Exemple

Une colonne d’eau subit une pression de 14 livres par pouce carré à sa base. Quel est l’équivalent de cette pression en pieds de tête?

Étape 1 : Trouvez un nombre qui permet la conversion entre les psi et les pieds de tête.

$\Large 1 \text{ psi} = 2.31 \text{ feet of head}$

Étape 2 : Créez un ratio.

$\Large \dfrac{1 \text{ psi}}{14 \text{ psi}} = \dfrac{2.31 \text{ ft/hd}}{\text{X ft/hd}}$

Étape 3 : Faites une multiplication croisée.

$\Large \begin{array}{c} \dfrac{1 \text{ psi}}{14 \text{ psi}} = \dfrac{2.31 \text{ ft/hd}}{\text{X ft/hd}} \\ 1 \times \text{X} = 14 \times 2.31 \\ \text{X} = 32.34 \\ \text{Answer} = 32.34 \text{ ft/hd}\end{array}$

Maintenant, changez ces pieds de tête en pouces de colonne d’eau.

Étape 1 : Trouvez un nombre qui permet la conversion entre les pieds de tête et les pouces de colonne d’eau.

Voyez-vous un problème? Aucune valeur ne permet de faire la conversion entre les deux. Bien que nous puissions trouver ce nombre par la voie mathématique, il faudrait en fin de compte mémoriser beaucoup de chiffres.

La solution ici est de trouver une valeur qui lie les deux mesures, dans ce cas, il s’agit de la livre par pouce carré. On pourrait passer des pieds de tête aux livres par pouce carré, puis aux pouces de colonne d’eau.

Étape 2 (réellement étape 1) : Il faut d’abord convertir les pieds de tête en psi.

$\Large 1 \text{ psi} = 2.31 \text{ feet of head}$

Étape 3 : Créez un ratio.

$\Large \dfrac{1 \text{ psi}}{\text{X psi}} = \dfrac{2.31 \text{ ft/hd}}{32.34 \text{ ft/hd}}$

Étape 4 : Faites une multiplication croisée.

$\Large \begin{array}{c}\dfrac{1 \text{ psi}}{\text{X psi}} = \dfrac{2.31 \text{ ft/hd}}{32.34 \text{ ft/hd}} \\ 1 \times 32.34 = \text{X} \times 2.31 \\ \text{X} = \dfrac{32.34}{2.31} = 14 \\ \text{Answer} = 14 \text{ psi}\end{array}$

Vous remarquerez que nous revenons à la case de départ. Nous venons de prouver que notre premier calcul était exact.

Étape 5 : Remplacez les livres par pouce carré en pouces de colonne d’eau. Trouvez le nombre qui permet la conversion entre les deux.

$\Large 1 \text{ psi} = 27.72 \text{ ″ w.c.}$

Étape 6 : Créez un ratio.

$\Large \dfrac{\text{1 psi}}{\text{14 psi}} = \dfrac{27.72 \text{ ″ w.c.}}{\text{X ″ w.c.}}$

Étape 7 : Faites une multiplication croisée.

$\Large\begin{array}{c} \dfrac{\text{1 psi}}{\text{14 psi}} = \dfrac{27.72 \text{ ″ w.c.}}{\text{X ″ w.c.}} \\ 1 \times \text{X} = 14 \times 27.72 \\ \text{X} = 388.08 \\ \text{Answer} = 388.08 \text{ ″ w.c.}\end{array}$

Exercices pratiques

Essayez de résoudre seul.e quelques exercices pratiques, et vérifiez les réponses vidéo pour voir si vos réponses sont exactes.

Question 1

Adam et Riley sont tous deux des monteurs d’installations au gaz et ils installent aujourd’hui une nouvelle chaudière dans un entrepôt. Ils ont vérifié la jauge de pression pour le gaz menant à l’entrepôt, qui affiche 34,5 kilopascals. Quelle est la valeur équivalente en livres par pouce carré?

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Question 2

Zhang Wei est un plombier originaire de la Chine. Il est maintenant plombier au Canada et a décidé de se spécialiser en installation de chauffage à eau chaude. Il doit acheter une pompe de circulation dont la pression est de 32 pieds de tête. Comme Zhang Wei a l’habitude de travailler en livres par pouce carré, il souhaite convertir les 32 pieds de tête en psi. Quelle devra être la pression de la pompe en psi?

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