Air - Définition et Explications

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Introduction

Air
Général
No CAS 132259-10-0
Propriétés chimiques
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) 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...) -216,2 °C (1 atm)
ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps...) -194,3 °C (1 atm, 874,0 kg·m-3)
Solubilité 0,0292 vol/vol (eau, 0°C)
Masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par...) 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...)
Point (Graphie) critique -140,6 °C, 3 771 kPa, 351 kg·m-3
Conductivité thermique (La conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement des...) 0,0234 W·m-1·°C-1
Thermochimie
Cp
Propriétés optiques
Indice de réfraction (L'indice de réfraction d'un milieu à une longueur d'onde donnée mesure le facteur de...) 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...) 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...) contraire.

L'air est le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) constituant l'atmosphère de la Terre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'atmosphère sèche est...). 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...) de l'air avec l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...), 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 (L'air comprimé est de l'air ambiant, mis sous pression avec un compresseur, le plus souvent aux...) est souvent utilisé dans la plongée sous-marine (La plongée sous-marine consiste, en général, à explorer le monde sous-marin équipé d'un...).

Composition de l'air

L'air sec au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de 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...) de :

  • 78,08 % de diazote ;
  • 20,95 % de dioxygène ;
  • moins de 1 % d'autres gaz dont :
    • les gaz rares principalement de l'argon (L’argon est un élément chimique, de symbole Ar et de numéro atomique 18.) 0,93 %, du néon (Le néon est un élément chimique, de symbole Ne et de numéro atomique 10.) 0,0018 % (18 ppm), du krypton (Le krypton est un élément chimique, de symbole Kr et de numéro atomique 36.) 0,00011 % (1,1 ppm), du xénon (Le xénon est un élément chimique, de symbole Xe et de numéro atomique 54. Le...) 0,00009 % (0,9 ppm) ;
    • le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) 0,038 % (380 ppm).

Il contient aussi des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) 0,000072 % (0,72 ppm), mais aussi d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes...), ainsi qu'une présence infime de radon (Le radon est un élément chimique du tableau périodique de symbole Rn et de...).

L'air typique de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) 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...). Il peut aussi contenir du dioxyde de soufre (Le dioxyde de soufre (ou anhydride sulfureux) est un composé chimique constitué de deux...), des oxydes d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...), de fines substances en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de...) sous forme d'aérosol (Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, d'une substance chimique...), des poussières et des micro-organismes.

Au voisinage du sol, l'air contient une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) très variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle...) de vapeur d'eau, qui dépend des conditions climatiques, et en particulier de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...). 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...) 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,...) varie avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). 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...) joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle important dans le réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou...) de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...).

Le méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...) est un autre gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production...) 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 (Le diazote, couramment nommé « azote » de manière incorrecte, est le...) N2 78,08 %mol
Dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...) O2 20,95 %mol
Argon Ar 0,934 %mol
Dioxyde de carbone CO2 382 ppmv
Néon Ne 18,18 ppmv
Hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il...) He 5,24 ppmv
Monoxyde d'azote NO 5 ppmv
Krypton Kr 1,14 ppmv
Méthane CH4 1,7 ppmv
Dihydrogène (Le dihydrogène est la forme moléculaire de l'élément hydrogène, qui existe...) H2 0,5 ppmv
Protoxyde (Le protoxyde d'une substance chimique est le composé le moins oxygéné parmi tous...) 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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