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Air

Introduction

Air
Général
No CAS 132259-10-0
Propriétés chimiques
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) molaire 28,965338 g·mol-1
Propriétés physiques
fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...) -216,2 °C (1 atm)
T° ébullition -194,3 °C (1 atm, 874,0 kg·m-3)
Solubilité 0,0292 vol/vol (eau, 0°C)
Masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité...) 1,2000 kg·m-3 (21,1 °C, 1 atm)
Pression de vapeur saturante (La pression de vapeur saturante ou tension de vapeur est la pression à laquelle la phase gazeuse de cette substance est en équilibre avec sa phase liquide ou solide. Elle dépend de la température. Certains...)
Point (Graphie) critique -140,6 °C, 3 771 kPa, 351 kg·m-3
Conductivité thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents...) 0,0234 W·m-1·°C-1
Thermochimie
Cp
Propriétés optiques
Indice de réfraction n^{ 20 }_{ 633 }  1,00026825 (100 kPa, air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser...) sec avec 450 ppm de CO2)
Unités du SI & CNTP, sauf indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit ou oral.) contraire.

L'air est le mélange de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) constituant l'atmosphère de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...). Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) de l'air avec l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur terre.), il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et autres aéronefs. En pratique, la pression imposée dans les cabines est supérieure à la pression extérieure, bien que moindre que la pression au niveau du sol.

L'air comprimé est souvent utilisé dans la plongée sous-marine.

Composition de l'air

L'air sec au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la...) du sol est un mélange gazeux incolore et homogène. Il est approximativement composé en fraction molaire ou en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de :

  • 78,08 % de diazote ;
  • 20,95 % de dioxygène ;
  • moins de 1 % d'autres gaz dont :
    • les gaz rares principalement de l'argon 0,93 %, du néon 0,0018 % (18 ppm), du krypton 0,00011 % (1,1 ppm), du xénon 0,00009 % (0,9 ppm) ;
    • le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes...) 0,038 % (380 ppm).

Il contient aussi des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le...) d'hydrogène 0,000072 % (0,72 ppm), mais aussi d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois états....), ainsi qu'une présence infime de radon (Le radon est un élément chimique du tableau périodique de symbole Rn et de numéro atomique 86. C'est un gaz rare, radioactif, d'origine naturelle, qui est principalement...).

L'air typique de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) terrestre est souvent humide car il contient de la vapeur d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Il peut aussi contenir du dioxyde de soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.), des oxydes d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire...), de fines substances en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le...) sous forme d'aérosol, des poussières et des micro-organismes.

Au voisinage du sol, l'air contient une quantité très variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En statistiques, une variable peut...) de vapeur d'eau, qui dépend des conditions climatiques, et en particulier de la température. En effet le phénomène de saturation de vapeur varie fortement avec la température :

Température de l'air à -10 °C à °C à 10 °C à 20 °C à 30 °C à 40 °C
 % de vapeur d'eau de 0 à 0,2 % de 0 à 0,6 % de 0 à 1,2 % de 0 à 2,4 % de 0 à 4,2 % de 0 à 7,6 %

Ainsi à 4 km d'altitude (T= -11 °C), il y a toujours moins de 0,2 % de vapeur. Le pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue...) de vapeur d'eau présent dans l'air est mesuré par le taux d'hygrométrie. Cet indicateur est un élément important pour les prévisions météorologiques.

Le taux de dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) varie avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). D'une part, il subit une variation annuelle d'environ 6,5 ppmv (partie par million en volume) d'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :). D'autre part, le taux moyen annuel augmente de 1,2 à 1,4 ppmv par an. De l'ordre de 384 ppmv (0,0384 %) à mi-2008, il était de 278 ppmv avant la révolution industrielle, de 315 ppmv en 1958, de 330 ppmv en 1974 et de 353 ppmv en 1990. On pense que ce gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas...) joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à mastiquer.) un rôle important dans le réchauffement climatique de la planète.

Le méthane est un autre gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour...) majeur dont le taux augmente avec le temps : 800 mm3/m3 (0,8 ppmv) à l'époque préindustrielle, 1 585 mm3/m3 en 1985, 1 663 mm3/m3 en 1992 et 1 676 mm3/m3 en 1996.

Jusqu'à environ 80 km d'altitude, la composition de l'air est assez homogène, la seule variation remarquable est celle du taux de la vapeur d'eau.

Composition de l'air sec

Nom Formule Proportion
Diazote N2 78,08 %mol
Dioxygène O2 20,95 %mol
Argon Ar 0,934 %mol
Dioxyde de carbone CO2 382 ppmv
Néon Ne 18,18 ppmv
Hélium He 5,24 ppmv
Monoxyde d'azote NO 5 ppmv
Krypton Kr 1,14 ppmv
Méthane CH4 1,7 ppmv
Dihydrogène H2 0,5 ppmv
Protoxyde (Le protoxyde d'une substance chimique est le composé le moins oxygéné parmi tous ceux qui peuvent être formés en se combinant avec l'oxygène.) d'azote N2O 0,5 ppmv
Xénon Xe 0,087 ppmv
Dioxyde d'azote NO2 0,02 ppmv
Ozone O3 00,01 ppmv
Radon Rn 6,0×10-14 ppmv

Les proportions massiques peuvent être évaluées approximativement en multipliant les proportions volumiques par le rapport de la masse molaire du gaz considéré divisé par la masse molaire de l'air soit 28,976 g/mol, par exemple dans le cas du CO2. Ce rapport n'est pas négligeable puisqu'il vaut 44/28,976 = 1,52 d'où la teneur massique en CO2 dans l'air égale à 382×1,52 = 580 ppmm.

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