Air - Définition

Introduction

Air
Général
No CAS	132259-10-0
Propriétés chimiques
Masse molaire	28,965338 g·mol-1
Propriétés physiques
T° fusion	-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	1,2000 kg·m-3 (21,1 °C, 1 atm)
Pression de vapeur saturante
Point critique	-140,6 °C, 3 771 kPa, 351 kg·m-3
Conductivité thermique	0,0234 W·m-1·°C-1
Thermochimie
Cp
Propriétés optiques
Indice de réfraction	1,00026825 (100 kPa, air sec avec 450 ppm de CO2)
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

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 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 du sol est un mélange gazeux incolore et homogène. Il est approximativement composé en fraction molaire ou en volume 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 0,038 % (380 ppm).

Il contient aussi des traces d'hydrogène 0,000072 % (0,72 ppm), mais aussi d'ozone, ainsi qu'une présence infime de radon.

L'air typique de l'environnement terrestre est souvent humide car il contient de la vapeur d'eau. Il peut aussi contenir du dioxyde de soufre, des oxydes d'azote, de fines substances en suspension sous forme d'aérosol, des poussières et des micro-organismes.

Au voisinage du sol, l'air contient une quantité très variable 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 :

Ainsi à 4 km d'altitude (T= -11 °C), il y a toujours moins de 0,2 % de vapeur. Le pourcentage 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 varie avec le temps. D'une part, il subit une variation annuelle d'environ 6,5 ppmv (partie par million en volume) d'amplitude. 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 joue un rôle important dans le réchauffement climatique de la planète.

Le méthane est un autre gaz à effet de serre 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.

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.