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Auteur(s)
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Paul RIÉTY : Ancien élève de l’École Polytechnique - Chef de Service à l’Institut National de Métrologie du Conservatoire National des Arts et Métiers
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La détermination de la pression atmosphérique à l’aide d’un baromètre à mercure nécessite un certain nombre de corrections pour tenir compte, comme nous le verrons par la suite, de différents facteurs d’influence (température, accélération de la pesanteur, etc.). C’est ainsi qu’autrefois, lorsqu’on ne disposait pas facilement de moyens de calcul précis, on utilisait des tables qui permettaient, moyennant une interpolation, de déterminer les valeurs de ces différentes corrections.
Actuellement, il paraît plus simple, et c’est le but de cet article, de déterminer directement la valeur de la pression atmosphérique à partir des lectures effectuées sur un baromètre à mercure, en fonction des divers paramètres d’environnement. On dispose en effet maintenant de calculettes qui permettent d’obtenir le résultat très facilement et avec toute l’exactitude souhaitée.
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Accueil > Ressources documentaires > Sciences fondamentales > Caractérisation et propriétés de la matière > Introduction aux constantes physico-chimiques > Corrections barométriques > Dépression capillaire
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Variation de la pression atmosphérique avec l’altitude
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6. Dépression capillaire
En raison d’effets de capillarité, la position du ménisque dans le tube du manomètre se situe au-dessous de ce qu’elle serait pour un tube de très large diamètre. Cet effet est particulièrement notable pour les tubes de faible diamètre. La dépression capillaire peut évidemment se calculer [9], mais dans la pratique elle dépend de l’angle de contact de la surface du mercure avec la paroi en verre du tube. Cet angle varie lui-même considérablement suivant que le mercure monte ou descend dans le tube et également au cours du temps, en raison de l’état de pureté du mercure. En effet, étant donné la forte masse volumique du mercure, les moindres impuretés se portent vers la surface et se déposent petit à petit sur les parois du tube. Il est donc très difficile d’estimer de façon précise la dépression capillaire, notamment pour un tube étroit.
Dans le cas d’un baromètre à tube en U, il y a en principe compensation des effets dans les deux parties du tube, s’ils ont le même diamètre, mais en pratique cette compensation est très imparfaite, puisque lorsque le mercure monte dans une branche, il descend dans l’autre. On peut améliorer la répétabilité des mesures en tapotant légèrement le tube. De toutes façons, il ne faut pas espérer faire de mesures précises avec un tube étroit, de diamètre inférieur à 6 mm par exemple. Un tube de diamètre égal ou supérieur à 8 mm peut être considéré comme satisfaisant. Il est à noter que l’effet de dépression capillaire décroît très vite lorsque le diamètre du tube augmente. On a donc intérêt à choisir un tube de diamètre 10 ou 12 mm, par exemple. Le baromètre peut comporter une partie élargie, dans la zone utile de mesure, de sorte que la quantité de mercure nécessaire n’est pas augmentée de façon considérable.
Il est à noter que les constructeurs tiennent compte en principe de l’effet de dépression capillaire et qu’ils modifient en conséquence la graduation de la réglette. L’utilisateur consultera la notice du constructeur, de façon à voir s’il y a lieu ou non d’appliquer aux lectures une correction de dépression capillaire. Contrairement à ce qu’on pourrait croire, du fait de la forme bombée du ménisque, le sommet du ménisque se trouve au-dessous du niveau qu’il aurait en l’absence d’effet de capillarité....
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BROMBACHER (W.G.), JOHNSON (D.P.), CROSS (J.L.) - Mercury barometers and manometers (Baromètres et manomètres à mercure). - Nat. Bur. Stand. monograph 8 (1960).
-
(2) - XXX - Measurement of pressure with the mercury barometer (Mesure de la pression à l’aide d’un baromètre à mercure). - Nat. Phys. Lab. Notes on Applied Science, no 9 (1954).
-
(3) - PATTERSON (J.B.), PROWSE (D.B.) - Comparative measurement of the density of mercury (Mesures comparatives de la masse volumique du mercure). - Metrologia, 21, p. 107-13 (1985).
-
(4) - COOK (A.H.) - The expansion of mercury and fused silica between 0 and 300 oC (La dilatation du mercure et de la silice fondue entre 0 et 300 oC). - Brit. J. Appl. Physics, 7, p. 285-93, août 1956.
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(5) - Échelle Internationale Pratique de Température de 1968 - - Bur. Int. Poids et Mes. Édition amendée de 1975.
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ANNEXES
Bureau de Recherches Géologiques et Minières - Service géologique national.
Institut National de Métrologie (INM)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
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