Pression

Comment contrôle-t-on la pression ?

Souvent, nous voulons contrôler les pressions, en les rendant soit plus élevées, soit plus basses que la pression atmosphérique. Par exemple, dans l’industrie chimique, de nombreuses réactions se déroulent à des pressions élevées. En laboratoire, nous pouvons utiliser une basse pression pour faire passer un liquide à travers un filtre ou évaporer un solvant. Nous pouvons également utiliser les techniques du vide pour faire de la chimie « sans air », si nous voulons étudier des molécules qui réagissent avec l’eau ou l’air, en retirant tout l’air de nos récipients avant d’ajouter les produits chimiques. De nombreux instruments importants utilisés en physique et en chimie, comme les microscopes électroniques, ne fonctionnent que sous vide.

Pour faire le vide, nous utilisons généralement une pompe pour éliminer l’air. Nous ne pouvons pas faire un vide parfait qui ne contient aucune molécule de gaz, mais nous pouvons réduire le nombre de molécules à des niveaux assez bas. Pour obtenir un vide très poussé, ou même simplement un vide poussé, nous pouvons utiliser deux types de pompes ou plus. Certaines pompes fonctionnent par expansion répétée d’un volume, de sorte que le gaz s’étend dans l’espace plus grand, puis se sépare de la zone qui est évacuée. (Voir quelques images sur Wikipedia.) On peut aussi absorber les molécules de gaz sur une surface pour les éliminer de l’espace à évacuer. Les aspirateurs normaux utilisés dans les maisons pourraient être à 0,2 atm, tandis que le vide ultra-haut dans un laboratoire pourrait être de 100 nPa.

Pour réaliser des pressions très élevées, les scientifiques utilisent parfois des enclumes en diamant. Par exemple, les géochimistes qui étudient la formation des roches pourraient mettre un peu d’eau et de poudre minérale entre les pointes de deux petits diamants pointus (comme on peut en voir dans une bague de fiançailles). Ils poussent ensuite les diamants l’un contre l’autre, et la force est concentrée sur les petites pointes des diamants, de sorte que la pression est énorme, de l’ordre de 3 millions d’atm. Et comme les diamants sont transparents, les scientifiques peuvent observer ce qui se passe à travers le diamant !

Figure 3 : Coupe transversale d’une cellule d’enclume de diamant. On y retrouve les éléments suivants : Les deux diamants entre lesquels la pression est créée. L’échantillon. Un Rubis qui est généralement utilisé comme indicateur de pression. Le joint d’étanchéité qui scelle la chambre à échantillon Le boîtier avec les vis. Le serrage des vis rapproche le boîtier et le diamant et crée une pression. La plaque de support qui maintient le diamant en place. Les rayons électromagnétiques qui traversent la chambre à échantillon pour permettre les mesures. (CC-SA-BY-3.0 ; Tobias1984)