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La tension de vapeur, e C'est la pression partielle exercée par la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère (sachant que la pression atmosphérique se divise en pression exercée par l'air sec et la pression exercée par la vapeur d'eau). Cette tension de vapeur ne peut augmenter indéfiniment. Il existe en effet une limite à partir de laquelle il n'est généralement plus possible d'ajouter de la vapeur d'eau à un volume d'air dont les autres conditions restent inchangées. A ce moment là la saturation est atteinte. La pression partielle exercée par la valeur d'eau au moment où la saturation se manifeste est dénommée "la tension de vapeur à saturation" ou "tension de vapeur saturante". La tension de vapeur saturante dépend uniquement de la température et varie dans le même sens que celle-ci : si la température augmente, la tension de valeur augmente également. Rapport de mélange, w L'air humide est un mélange de vapeur d'eau et d'air sec. Pour définir ce mélange, on rapporte la masse d'eau à l'unité de masse d'air sec. Autrement dit, si une masse de m grammes d'air humide est constituée par mx grammes de vapeur d'eau et my grammes d'air sec, sa composition est déterminée par le rapport mx/my, dénommé "rapport de mélange". Le rapport de mélange est un nombre sans dimension qui reste toujours inférieur à 0.05, voir même 0.001 selon les conditions atmosphériques. Les nombres décimaux étant plus difficiles à manipuler, pour rendre la signification du rapport de mélange plus intuitive, on exprime ce rapport en grammes de vapeur d'eau par kilogramme d'air sec. Ainsi à 15°C le rapport de mélange saturant ws = 10.5 g/kg. Ce rapport augmente avec la température et est fonction de la pression, l'influence de la première étant nettement prédominente.
Masse spécifique, r Si le terme de masse spécifique est souvent assimilé à celui de densité, les approximations de nombreux auteurs ont souvent conduit à une utilisation erronée de ces termes. La masse spécifique est la masse par unité de volume. Elle s'exprime généralement en g/cm3. La densité est le rapport entre le poids d'un certain volume d'un corps solide ou liquide au poids du même volume d'eau à une température de 4°C. Pour un gaz la densité est le rapport du poids d'un certain volume de ce gaz au poids du même volume d'air considéré dans les mêmes conditions de température et de pression. La densité est un nombre sans dimension. Pour un corps solide ou liquide, la masse spécifique et la densité prennent la même valeur : la masse spécifique du mercure vaut 13.6 g/cm3, sa densité vaut 13.6. Cette égalité a vite été mémorisée par les étudiants qui assimilent la masse spécifique des corps à leur densité. C'est exact, sauf s'il s'agit d'un gaz. En effet la masse spécifique de l'anhydride carbonique aux conditions normales de température et de pression est de 0.001977 g/cm3 alors que sa densité vaut 1.529. En fonction de la définition de la densité des gaz, la densité de l'air devrait donc être égale à 1 quelle que soit l'altitude. Aussi, doit-on définir une "densité absolue" et une "densité relative" de l'air. La densité absolue de l'air est définie de la même manière que la densité d'un corps solide ou liquide. Cette définition n'est utilisée que pour déterminer la densité de l'air aux conditions normales de température et de pression. La densité relative de l'air est définie de la même manière que la densité des gaz. Dans ces conditions, la densité de l'air aux conditions normales de l'atmosphère standard (1013.25 mbar et 15°C) est égale à 1. La masse spécifique de l'air subit également une variation en surface et en altitude. La première est principalement due aux variations de température qui peuvent entraîner une variation de 20% de la masse spécifique de l'air. La seconde est principalement due aux variations de pressions. Ainsi si au sol la masse spécifique est de 1.2 g/cm3, elle chutera à environ 0.9 g/cm3 à 3 km d'altitude et tombera à moins de 0.4 g/cm3 vers 11 km d'altitude.
Toutes ces variables ainsi que la température et la pression sont utilisées par les prévisionnistes dans les diagrammes thermodynamiques que nous étudierons dans le chapitre Stabilité et instabilité pour déterminer l'état de l'atmosphère. Voyons à présent l'origine de l'eau contenue dans l'atmosphère et ses différents changements d'état. Prochain chapitre
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