Pression et force pressante | 1ère Bac Pro ICCER | Physique-Chimie
Un manomètre indique une pression de 3 bar dans un circuit de chauffage.
a) Exprimer cette pression en pascals.
b) Exprimer cette pression en millibar (mbar).
c) Cette pression est-elle supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique ?
Classer les expressions suivantes en « pression », « force » ou « surface » :
Un stilet (pointe fine) et un tampon de caoutchouc exercent la même force de 10 N sur une surface. Le stilet a une surface de contact de 1 mm² et le tampon de 10 cm².
a) Calculer la pression exercée par chacun en Pa.
b) Expliquer pourquoi le stilet perce mais pas le tampon.
Un piston de surface \(S = 50 \text{ cm}^2\) est soumis à une force de \(F = 2\,000\) N.
Calculer la pression exercée en Pa et en bar.
Un circuit de chauffage est à une pression de \(p = 2{,}5\) bar. Une bride de fixation a une surface de \(S = 20 \text{ cm}^2\).
Calculer la force exercée par le fluide sur cette bride.
La pression maximale dans un circuit est \(p = 6\) bar. Une vanne de sécurité s'ouvre quand la force sur son clapet dépasse \(F = 120\) N.
Calculer la surface du clapet.
Un ballon d'expansion de circuit de chauffage contient un gaz à \(p = 1{,}5\) bar. La membrane du ballon a une surface de \(S = 80 \text{ cm}^2\).
Calculer la force exercée par le gaz sur la membrane.
Un ballon d'eau chaude a une hauteur d'eau de \(h = 1{,}5\) m. L'eau a une masse volumique de 1 000 kg/m³.
Calculer la pression hydrostatique au bas du ballon. (\(g = 9{,}81\) m/s²)
Un immeuble de 5 étages a un circuit de chauffage vertical. La hauteur d'eau entre le haut et le bas du circuit est \(h = 15\) m.
Calculer la surpression hydrostatique en bas du circuit en bar. (\(\rho_{\text{eau}} = 1\,000\) kg/m³, \(g = 9{,}81\) m/s²)
On souhaite alimenter en eau un bâtiment par gravité depuis un château d'eau. La pression minimale nécessaire est \(p = 2\) bar.
Calculer la hauteur minimale du niveau d'eau dans le château d'eau par rapport au point d'utilisation. (\(\rho = 1\,000\) kg/m³, \(g = 10\) m/s²)
| Unité | Valeur en Pa |
|---|---|
| 1 Pa | 1 Pa |
| 1 hPa | 100 Pa |
| 1 kPa | 1 000 Pa |
| 1 bar | 100 000 Pa |
| 1 mbar | 100 Pa |
| 1 atm | 101 325 Pa |
| 1 mmHg | 133,3 Pa |
Convertir les pressions suivantes :
La pression artérielle systolique normale est de 120 mmHg.
a) Convertir en Pa. (1 mmHg ≈ 133,3 Pa)
b) Convertir en bar.
Un circulateur (pompe de chauffage) a une pression maximale de service de 600 kPa.
Convertir en bar et vérifier si cela est compatible avec un circuit de chauffage standard (pression max 6 bar).
Un technicien CVC relève les valeurs suivantes sur des manomètres :
Exprimer toutes ces valeurs dans la même unité (bar) et les comparer.
Un circuit de chauffage central est mis en pression à 1,5 bar à froid. En fonctionnement (eau à 80°C), la pression monte à 2,2 bar. La soupape de sécurité est réglée à 3 bar.
a) Quelle est la marge de sécurité entre la pression de fonctionnement et la pression de sécurité ?
b) Si une fuite fait chuter la pression à 0,8 bar, que se passe-t-il dans l'installation ?
Un installateur thermique doit alimenter un appartement au 6ème étage (hauteur : 18 m) à partir du réseau municipal. La pression réseau est de 4 bar.
a) Calculer la pression hydrostatique due à la colonne d'eau de 18 m. (\(\rho = 1\,000\) kg/m³, \(g = 9{,}81\) m/s²)
b) Calculer la pression disponible à l'appartement (pression réseau moins pression statique).
c) La pression minimale pour alimenter un robinet est 0,5 bar. L'installation est-elle conforme ?
Un chauffe-eau électrique a une pression maximale de service de 7 bar. Pour protéger l'appareil, on installe une soupape de sécurité qui s'ouvre à 7 bar et dont la surface de clapet est \(S = 3 \text{ cm}^2\).
a) Calculer la force exercée sur le clapet quand la pression atteint 7 bar.
b) Le ressort de la soupape doit exercer une force supérieure à cette valeur pour rester fermé avant 7 bar. Quelle doit être la raideur minimale du ressort comprimé de 5 mm ? (\(F = k \times x\))
À température constante, pour une quantité de gaz donnée :
\(P \times V = \text{constante}\) ou \(P_1 V_1 = P_2 V_2\)
Si on comprime un gaz (V diminue), sa pression augmente. Si on le détend (V augmente), sa pression diminue.
Un vase d'expansion de chauffage contient de l'air à \(P_1 = 1{,}5\) bar pour un volume \(V_1 = 8\) L. Lorsque l'eau chauffe, le volume d'air est comprimé à \(V_2 = 5\) L. Calculer la nouvelle pression.
Un technicien vérifie la loi de Boyle-Mariotte avec un cylindre à piston :
| V (mL) | 100 | 80 | 60 | 50 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|
| P (kPa) | 100 | 125 | 167 | 200 | 250 |
| P×V | ? | ? | ? | ? | ? |