Les unités de pression sont simples ; le point de référence ne l'est pas
La plupart des conversions de pression sont de simples multiplications — psi en kPa, bar en atm — et ne posent pas plus de problèmes que n'importe quelle autre paire d'unités. La véritable erreur pertinente pour la sécurité dans la mesure de la pression n'est pas du tout un mauvais facteur de conversion. C'est d'utiliser deux nombres qui mesurent la pression par rapport à des lignes de base différentes et de les traiter comme comparables.
La pression manométrique et la pression absolue ne sont pas la même grandeur
La pression manométrique est mesurée par rapport à la pression atmosphérique ambiante — une lecture de 0 sur un manomètre signifie « la même chose que l'air qui l'entoure », pas « pas de pression ». La pression absolue est mesurée par rapport à un vide absolu. Les deux diffèrent de ce que la pression atmosphérique locale se trouve être, environ 101,3 kPa (14,7 psi) au niveau de la mer, et ce décalage est exactement la taille de l'erreur si la mauvaise est utilisée.
Exemple travaillé : le pneu
Une lecture de manomètre de pneu « 32 psi » rapporte la pression manométrique : 32 psi au-dessus de ce que l'atmosphère en dehors du pneu est en train de faire. La pression absolue interne du pneu est donc environ 32 + 14,7 ≈ 46,7 psi. Les fabricants de pneus, les manomètres de pneus et l'autocollant de pression à l'intérieur d'une porte de voiture spécifient tous la pression manométrique par convention, donc cela cause rarement une véritable erreur en soi — l'erreur apparaît quand quelqu'un prend une valeur manométrique dans un calcul physique ou d'ingénierie, la loi des gaz parfaits, par exemple, qui nécessite une pression absolue, et oublie d'ajouter les 14,7 psi.
Exemple travaillé : le baromètre
Les rapports météorologiques suivent la convention opposée. « 1013 hPa » sur une prévision est une pression absolue, plus précisément une pression absolue corrigée au niveau de la mer (voir ci-dessous), pas une pression relative à une certaine référence. La pression atmosphérique standard, 101 325 Pa exactement, a été fixée à « 1 atmosphère » en 1954 par la 10e Conférence générale des poids et mesures, et c'est le même 101,325 kPa qui doit être ajouté à la pression manométrique pour obtenir une pression absolue.
Le paysage des unités
| Unité | Relation exacte | Utilisation typique |
|---|---|---|
| Pascal (Pa) | Base SI : 1 N/m² | Unité de base scientifique/d'ingénierie ; rarement cité brut, étant si petit |
| Bar | 100 000 Pa exactement | Pressions de pneus européennes, cartes météorologiques, plongée |
| Atmosphère (atm) | 101 325 Pa exactement | Chimie, plongée, définition des « conditions standard » |
| PSI | ≈6 894,757 Pa (de lbf/in²) | Pression de pneus US/UK, hydraulique, gaz comprimé |
| mmHg (conventionnel) | 133,322387415 Pa | Pression artérielle, anciennes lectures barométriques |
| Torr | 101 325/760 = 133,3223684… Pa | Systèmes de vide, physique |
mmHg et torr sont assez proches, différant d'environ 0,14 parties par million (mmHg = 133,322387415 Pa contre torr = 101 325/760 = 133,322368421… Pa, une différence de 1,899×10⁻⁵ Pa sur une base d'environ 133,3 Pa), que la plupart des références les traitent comme interchangeables, mais ils ne sont pas définis de manière identique : mmHg dérive d'une densité de mercure conventionnelle spécifique combinée avec la gravité standard, tandis que torr est défini comme une fraction exacte 1/760 de l'atmosphère standard. La physique du vide, où la distinction compte parfois, tend à utiliser torr spécifiquement parce que sa définition ne dépend pas du tout des propriétés physiques du mercure.
Le problème du réglage de l'altimètre
L'aviation dépend de la pression absolue pour l'altitude, et elle dépend de cette référence étant à jour. Un altimètre d'aéronef est, mécaniquement, un baromètre étalonné pour lire l'altitude plutôt que la pression — il doit être informé de la pression équivalente actuelle au niveau de la mer locale, le réglage d'altimètre ou QNH, pour convertir sa lecture de pression brute en une altitude correcte au-dessus du niveau moyen de la mer. Voler d'une région de haute pression vers une région de pression plus basse sans mettre à jour ce réglage, et l'altimètre continue de lire par rapport à l'ancienne référence plus élevée, donc il affiche une altitude supérieure à la véritable altitude de l'aéronef. Le mnémonique standard du pilote est « de haut vers bas, regardez en bas » : l'erreur va dans la direction dangereuse, indiquant plus de dégagement du terrain que ce qui existe réellement. Comme chiffre de travail approximatif, une erreur de 1 hPa dans le réglage de l'altimètre correspond à environ 30 pieds (9 m) d'erreur d'altitude près du niveau de la mer ; le chiffre exact varie avec l'altitude et la température, parce que la pression atmosphérique diminue de manière logarithmique plutôt que linéaire avec la hauteur, mais 30 pi par hPa est la règle de base standard que les pilotes sont formés à utiliser pour une vérification mentale rapide.
Pourquoi la pression météorologique est corrigée au niveau de la mer
La pression atmosphérique brute, ou « au niveau de la station », diminue avec l'altitude — dans l'Atmosphère standard US, environ 83 430 Pa à un mille (1 609 m) d'altitude par rapport à 101 325 Pa au niveau de la mer, environ 18 % plus bas, sans aucun changement de temps du tout. (La pression au niveau de la station réelle de Denver, autour de 835–843 hPa, est cohérente avec ce chiffre.) Rapporter la pression brute au niveau de la station rendrait chaque ville en haute altitude l'air d'être assise en permanence dans un système de basse pression sévère, donc les rapports météorologiques corrigent la pression au niveau de la station à ce qu'elle lirait si la station était au niveau de la mer, en utilisant l'altitude connue de la station. Ce chiffre corrigé au niveau de la mer, pas la lecture du capteur brut, est ce que « 1013 hPa » sur une prévision représente réellement : une deuxième correction séparée de la distinction manométrique/absolue ci-dessus, et une raison de plus pour laquelle un capteur de pression brut à un emplacement donné et un chiffre météorologique publié pour ce même emplacement ne correspondent rarement exactement.
La pression manométrique négative a son propre vocabulaire
La pression manométrique peut devenir négative, quand la pression mesurée est inférieure à l'atmosphère environnante, et les secteurs d'activité qui traitent cela régulièrement lui donnent un nom séparé, « vide », plutôt que d'écrire un signe négatif. Les techniciens en systèmes de réfrigération évacuant une ligne de climatisation avant la recharge la regardent une lecture de manomètre en pouces de mercure vide, travaillant vers environ 28-30 inHg vide (proche de, mais en deçà d'un vide parfait) avant de juger la ligne assez sèche pour charger. Ce chiffre est toujours une mesure manométrique, juste compté vers le bas à partir de l'atmosphérique plutôt que vers le haut à partir de celui-ci, et il se convertit en pression absolue de la même manière que le cas positif : soustrayez-la de la pression atmosphérique locale plutôt que de l'ajouter.
Une règle qui résout la plupart de la confusion quotidienne
Si une lecture de pression provient de quelque chose conçu pour s'asseoir à l'intérieur d'une pression ambiante plus grande, un pneu, un réservoir de plongée, une ligne hydraulique, supposez manométrique. Si elle provient de quelque chose décrivant l'atmosphère elle-même, un rapport météorologique, une table de profondeur de plongée, un altimètre d'aéronef, supposez absolue, ou au minimum une pression absolue corrigée au niveau de la mer. Les deux conventions sont à la fois ancrées et raisonnables dans leurs propres domaines ; l'erreur ne se produit que quand une figure croise d'un domaine à un calcul construit pour l'autre.