Bar
Symbol: barWorldwide
Qu'est-ce qu'un/une Bar (bar) ?
Définition Formelle
La barre est une unité de pression métrique définie comme exactement 100 000 pascals (100 kPa), ou équivalemment 10⁵ N/m². La barre n'est pas une unité SI officielle mais est acceptée pour une utilisation avec le Système international d'unités par le Bureau international des poids et mesures (BIPM). Sa magnitude est commodément proche d'une atmosphère standard (101 325 Pa), ce qui en fait une unité pratique pour de nombreuses applications de pression.
Une barre est approximativement égale à 0.986923 atmosphères standard, 14.5038 psi, 750.062 mmHg, ou 750.062 torr. La quasi-équivalence avec la pression atmosphérique rend la barre intuitive : 1 barre est à peu près la pression que l'atmosphère exerce au niveau de la mer. Cette correspondance étroite — combinée avec la relation décimale claire au pascal — explique la popularité durable de la barre en ingénierie et dans l'industrie.
Sous-multiples et Multiples
Le millibar (mbar), égal à 0.001 barre ou 100 Pa, est largement utilisé en météorologie et est numériquement identique au hectopascal (hPa). La pression atmosphérique standard est de 1013.25 mbar (ou 1013.25 hPa). Le décibar (dbar), égal à 0.1 barre ou 10 000 Pa, est utilisé en océanographie car un décibar approche de près l'augmentation de pression par mètre de profondeur d'eau de mer. Le mégabar (Mbar), égal à 10⁶ barres ou 10¹¹ Pa, est utilisé en physique des hautes énergies et en science planétaire.
Etymology
Origines Grecques
Le mot "barre" dérive du mot grec "baros" (βάρος), signifiant "poids" ou "lourdeur." La même racine apparaît dans des mots anglais connexes tels que "baromètre" (instrument pour mesurer la pression atmosphérique), "barographe" (baromètre enregistreur), et "isobare" (ligne de pression égale sur une carte météorologique). La connexion entre "poids" et "pression" est naturelle — la pression atmosphérique a historiquement été conceptualisée comme le poids de la colonne d'air au-dessus d'un point.
Introduction en tant qu'Unité
La barre a été introduite en 1909 par le météorologue britannique Napier Shaw alors qu'il était directeur du Bureau météorologique. Shaw a défini la barre comme 10⁶ dynes par centimètre carré dans le système CGS (centimètre-gramme-seconde), ce qui équivaut commodément à 10⁵ pascals dans le système SI moderne. Le millibar de Shaw est rapidement devenu l'unité standard pour la pression atmosphérique en météorologie, remplaçant les mesures antérieures en pouces ou millimètres de mercure.
Precise Definition
Définition
La barre est définie comme exactement 10⁵ Pa (100 000 pascals). Cette définition est exacte et n'a aucune incertitude. En unités CGS, la barre équivaut à 10⁶ dyn/cm² (dynes par centimètre carré). La barre est mentionnée dans la brochure SI comme une unité non-SI acceptée pour une utilisation avec le SI, aux côtés d'unités telles que le litre, la tonne, et l'électronvolt.
Relation avec l'Atmosphère
La barre et l'atmosphère standard sont proches mais pas identiques : 1 barre = 0.986923 atm, et 1 atm = 1.01325 bar. La différence est d'environ 1.325 %. Pour la plupart des usages pratiques en dehors de la métrologie de précision, la barre et l'atmosphère peuvent être considérées comme interchangeables. Cette quasi-équivalence n'est pas fortuite — la barre a été délibérément définie à un nombre rond de pascals qui approche la pression atmosphérique.
Norme IUPAC
Depuis 1982, l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) a recommandé 1 barre (100 kPa) comme pression standard pour le rapport des propriétés thermodynamiques, remplaçant la norme précédente de 1 atm (101.325 kPa). Ce changement affecte les enthalpies standard de formation, les potentiels électrodes standard, et d'autres données thermochimiques tabulées. Les manuels de chimie publiés après 1982 utilisent 1 barre comme pression de référence.
Histoire
Mesure de Pression Précoce
Avant l'existence de la barre, la pression atmosphérique était mesurée à l'aide de baromètres à mercure. Evangelista Torricelli a inventé le baromètre à mercure en 1643, mesurant la pression en millimètres (ou pouces) de mercure. Pendant plus de 250 ans, mmHg et inHg étaient les unités de pression principales. La diversité des unités de pression — atmosphères, mmHg, inHg, psi, kgf/cm² — reflétait l'état fragmenté des normes de mesure.
Napier Shaw et le Millibar
En 1909, Napier Shaw a introduit la barre pour une utilisation météorologique. Le millibar (1/1000 barre) est devenu l'unité de pression météorologique standard car sa magnitude (100 Pa) était pratique pour exprimer les valeurs de pression atmosphérique autour de 1000 mbar. L'Organisation météorologique mondiale (OMM) a adopté le millibar comme norme internationale pour le rapport météo. Au milieu du 20e siècle, presque tous les services météorologiques dans le monde utilisaient des millibars.
Transition vers les Hectopascals
Dans les années 1980 et 1990, l'OMM a recommandé la transition des millibars aux hectopascals (hPa) pour le rapport météo. Puisque 1 mbar = 1 hPa exactement, il s'agissait d'un changement de nom seulement — aucune valeur numérique n'a changé. La motivation était d'aligner la pratique météorologique avec le système SI. La plupart des pays ont terminé la transition d'ici 2000, bien que le terme "millibar" persiste dans l'usage populaire.
Adoption Industrielle
Dans l'industrie européenne, la barre est devenue l'unité de pression standard pour les gaz comprimés, les systèmes hydrauliques, et l'ingénierie des procédés. La popularité de la barre en Europe contraste avec la persistance du psi aux États-Unis et au Royaume-Uni. Les normes industrielles allemandes, françaises, italiennes et japonaises utilisent largement la barre. La plongée sous-marine utilise internationalement la barre pour la pression des cylindres et la planification des plongées.
Utilisation actuelle
Plongée Sous-Marine
La barre est la norme internationale pour la mesure de pression en plongée sous-marine. Les cylindres d'air sont évalués par leur pression de travail en bar : les cylindres en aluminium standard contiennent 200 bar, les cylindres en acier peuvent contenir 232 ou 300 bar. Les ordinateurs de plongée affichent la pression ambiante liée à la profondeur en bar. Un cylindre de 12 litres à 200 bar contient 2 400 litres d'air à la pression de surface.
Gaz Comprimés Industriels
Les cylindres de gaz comprimés dans le monde entier sont évalués en bar. Les cylindres d'oxygène médical contiennent généralement du gaz à 137-200 bar. Les cylindres d'azote et d'argon industriels sont remplis à 200-300 bar. Les cylindres d'acétylène, qui sont spécialement construits en raison de l'instabilité du gaz, fonctionnent à un maximum de 18 bar. Les cylindres de GPL (gaz de pétrole liquéfié) contiennent du liquide sous pression à environ 5-15 bar.
Industrie Automobile
En Europe et dans de nombreuses autres régions, la pression des pneus est souvent exprimée en bar. Une pression typique de pneu de voiture particulière de 2.2 bar équivaut à 220 kPa ou 32 psi. La pression de suralimentation du turbocompresseur est mesurée en bar : un moteur turbocompressé peut produire 1.5-2.5 bar de suralimentation (150-250 kPa au-dessus de l'atmosphérique). La pression hydraulique du système de freinage atteint 50-200 bar lors d'un freinage brusque.
Espresso et Infusion
Les machines à espresso professionnelles fonctionnent à 9 bar (900 kPa) de pression, forçant l'eau chaude à travers du café finement moulu. Cette pression spécifique est devenue une caractéristique définissante de l'espresso — la norme de 9 bar a été établie empiriquement dans les années 1960 et est considérée comme optimale pour extraire la crema de l'espresso. Les machines à espresso domestiques peuvent fonctionner à 15 bar, avec une vanne de réduction de pression abaissant la pression d'infusion à 9 bar.
Everyday Use
Pression des Pneus
Dans les pays métriques, la pression des pneus est couramment exprimée en bar. Valeurs typiques : voitures particulières 2.0-2.5 bar, SUV 2.2-2.8 bar, vélos (route) 6-8 bar, vélos (montagne) 2-3 bar, motos 2.0-2.9 bar. La plupart des manomètres de pression des pneus vendus en Europe affichent des bars aux côtés des kPa.
Autocuiseurs
Les autocuiseurs fonctionnent à environ 1 bar au-dessus de la pression atmosphérique (2 bar absolu). Les manuels d'instructions pour les autocuiseurs dans les pays métriques spécifient la pression de fonctionnement en bar ou kPa. À 2 bar absolu, l'eau bout à environ 120°C au lieu de 100°C, réduisant les temps de cuisson de 50-70%.
Pression de l'Eau
La pression de l'eau domestique dans les pays métriques est exprimée en bar. La pression domestique normale est de 2-5 bar. Une pression inférieure à 1.5 bar est considérée comme basse et peut entraîner une mauvaise performance de la douche. Une pression supérieure à 6 bar est considérée comme élevée et peut nécessiter une vanne de réduction de pression. Les buses de tuyaux de jardin produisent généralement un jet à 3-4 bar.
Compresseurs d'Air
Les compresseurs d'air domestiques et d'atelier sont évalués en bar dans les pays métriques. Un petit compresseur portable peut produire 6-8 bar. Un compresseur d'atelier pour outils électriques délivre généralement 8-10 bar. Les outils pneumatiques professionnels nécessitent 6-7 bar pour un fonctionnement optimal. La peinture par pulvérisation nécessite 2-4 bar selon le pistolet et le type de peinture.
In Science & Industry
Thermochimie
Depuis 1982, la pression standard IUPAC pour les données thermochimiques est de 1 barre (100 kPa), remplaçant la norme précédente de 1 atm (101.325 kPa). Les enthalpies standard de formation, les énergies de Gibbs, et les potentiels électrodes sont maintenant tabulés à 1 barre. Le changement de 1.325 % dans la pression de référence a causé de petites mais mesurables différences dans les valeurs tabulées. Les bases de données de chimie telles que NIST WebBook et CRC Handbook utilisent la norme de 1 barre.
Recherche en Haute Pression
En physique et chimie des hautes pressions, les kilobars (kbar) et mégabars (Mbar) sont utilisés pour décrire des conditions extrêmes. Les cellules à enclume de diamant atteignent régulièrement des pressions de plusieurs mégabars (centaines de GPa). La pression au centre de la Terre est d'environ 3.6 Mbar (360 GPa). Les expériences de compression par choc en physique des plasmas mesurent des pressions en mégabars.
Océanographie
En océanographie, le décibar (0.1 barre = 10 000 Pa) est une unité standard car l'augmentation de pression dans l'eau de mer est d'environ 1 dbar par mètre de profondeur. Cette correspondance pratique permet aux océanographes d'utiliser la pression comme un proxy pour la profondeur. Les instruments CTD (conductivité-température-profondeur) en océanographie enregistrent la pression en décibars. Au point le plus profond de l'océan (Challenger Deep, ~10 935 m), la pression est d'environ 1 100 dbar (110 bar).
Technologie du Vide
Les scientifiques du vide utilisent le millibar pour décrire les basses pressions. Le vide grossier est de 1000-1 mbar. Le vide moyen est de 1-10⁻³ mbar. Le haut vide est de 10⁻³-10⁻⁹ mbar. L'ultra-haut vide est en dessous de 10⁻⁹ mbar. Les accélérateurs de particules et les chambres de simulation spatiale fonctionnent dans des conditions d'ultra-haut vide.
Interesting Facts
The bar was introduced in 1909 — the same year that Robert Peary claimed to reach the North Pole and the first commercial flights by Zeppelin airships began. It outlasted both of those achievements as a relevant contribution to daily life.
Espresso's defining 9-bar brewing pressure was established by Ernesto Valente of the FAEMA company in 1961 with the E61 espresso machine. Before that, espresso was brewed at lower, inconsistent pressures using lever machines.
A scuba diver breathing at 30 meters depth (4 bar absolute pressure) consumes air four times faster than at the surface. A standard 12-liter, 200-bar tank that would last 60 minutes at the surface lasts only about 15 minutes at that depth.
The bar is almost exactly equal to one 'technical atmosphere' (1 at = 1 kgf/cm² = 98,066.5 Pa = 0.980665 bar), an older unit still found on some European pressure gauges and in Soviet-era technical documentation.
At 10,000 bar (1 GPa), water freezes even at room temperature, forming a high-pressure ice phase called Ice VI. There are at least 19 known crystalline phases of ice, most of which exist only at pressures measured in kilobars.
The pressure inside a champagne bottle is approximately 6 bar — roughly three times the pressure in a car tire. This is why champagne corks can travel at speeds of up to 50 km/h and cause serious eye injuries.
Commercial aircraft cabins are pressurized to approximately 0.75-0.80 bar (equivalent to an altitude of 1,800-2,400 meters), which is why some passengers experience ear discomfort and reduced oxygen saturation during flights.
Conversion Table
| Unit | Value | |
|---|---|---|
| Pascal (Pa) | 100 000 | bar → Pa |
| Kilopascal (kPa) | 100 | bar → kPa |
| Atmosphere (atm) | 0,986923 | bar → atm |
| Pound per Square Inch (psi) | 14,5038 | bar → psi |
| Torr (Torr) | 750,062 | bar → Torr |