Mesure du vide : Problèmes généraux. Unités

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RÉSUMÉ

Le vide est caractérisé par une atmosphère gazeuse à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Mais la plage de pressions est très large entre la pression atmosphérique et l'ultra-vide. La mesure du vide est de plus en plus difficile à mesure qu'on s'écarte de la pression atmosphérique et requiert des appareils de mesure très différents suivant les niveaux de pression. Les manomètres décrits dans cet article sont les appareils utilisés en laboratoire ou dans les installations industrielles.

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Auteur(s)

Denis PERRILLAT‐AMÉDÉ : Ingénieur ENSMM (École nationale supérieure de mécanique et des microtechniques) - Ex‐ingénieur d’études « Vide secondaire et ultravide », CIT Alcatel.

INTRODUCTION

Cet article actualise l’article précédemment rédigé par Pierre DUVAL, ancien chef du service Études‐Vide CIT‐Alcatel, dont il reprend de larges extraits.

Ce que l’on nomme couramment le vide est constitué par le domaine des atmosphères gazeuses dont la pression est inférieure à la pression atmosphérique. Il faut être bien conscient que, dès que l’on s’écarte notablement de la pression atmosphérique, « mesurer le vide » est une opération difficile : de la pression atmosphérique à l’ultra‐vide, la plage à mesurer s’étend sur 15 à 16 décades, et l’on conçoit facilement qu’il faut se résigner à utiliser plusieurs appareils de mesure de types différents pour couvrir une étendue aussi considérable.

Par souci de commodité, on découpe assez arbitrairement le domaine du vide en intervalles de pression P, auxquels on donne par convention les noms suivants :

vide primaire10²Pa < P < 10⁵Pa ;
vide moyen10 ^–1Pa < P < 10²Pa ;
vide poussé10^–5Pa < P < 10^–1Pa ;
ultra‐videP < 10^–5Pa.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

Version archivée 1 de juil. 1978 par Pierre DUVAL
Version archivée 2 de avr. 1984 par Pierre DUVAL
Version courante de nov. 2024 par Frédéric BOINEAU

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-r2050

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Manomètres pour la mesure des pressions totales

1. Problèmes généraux. Unités

1.1 Unités

Longtemps considérée comme une science quasi ésotérique et un peu marginale, la technique du vide a sécrété sa propre unité de pression : le torr (en hommage à Torricelli) qui est, par convention, égal à la sept cent soixantième partie de l’atmosphère normale (donc très voisin du millimètre de mercure).

Cette unité était devenue quasi universelle (encore que les Américains utilisent volontiers l’inch of mercury ou le micron de mercure), bien qu’illégale dans certains pays et hors système international (SI) de toute façon.

Mais, depuis peu, la situation se complique :

les Américains préconisent le pascal (Pa, unité SI) dans le cadre de l’adoption du système métrique ;
les Allemands adoptent le millibar (mbar) et entraînent le reste de l’Europe dans leur sillage ;
les spécialistes s’entêtent à utiliser le torr ! Par chance, le torr et le millibar ont des valeurs assez proches l’une de l’autre pour que le risque d’erreur soit limité (1 Torr = 1,33 mbar). Dans ce qui suit, nous utiliserons le pascal.

La plupart des manomètres existant sur le marché sont encore gradués en torrs ou en millibars, très peu le sont directement en pascals. Il est donc indispensable de bien noter la correspondance entre ces trois unités :

1 Torr = 133 Pa

1 mbar = 100 Pa (soit 1 hPa)

1 mbar = 0,75 Torr

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1.2 Facteurs particuliers des mesures du vide

Il est souvent nécessaire, en plus de la connaissance de sa pression, de qualifier la qualité d’une atmosphère sous vide en faisant référence ou allusion, à sa composition ; on parle alors de vide sec, vide propre, vide humide. Ces vocables n’ont pas la même acception suivant l’application envisagée, et sont donc à manipuler...