AIR

Le globe terrestre est entouré d'une atmosphère constituée d'un mélange gazeux nommé air, qui s'étend de la surface du sol jusqu'à une altitude d'environ 150 kilomètres.

La pression de l'air au niveau de la mer a longtemps servi d'unité de pression (atmosphère) ; elle décroît si l'on s'élève et, vers 130 kilomètres, le vide est comparable à celui que l'on peut obtenir en laboratoire avec les meilleures pompes. L'air conditionne fondamentalement la quasi-totalité des formes de la vie terrestre ; selon l'activité qu'il fournit, un homme en consomme entre 3 000 et 5 000 litres par vingt-quatre heures. L'abondance sans limite de ce mélange gazeux, son coût nul et son omniprésence en ont fait un sujet d'étude de choix dès l'Antiquité. Les chimistes ont cherché à en déterminer la nature et les physiciens se sont intéressés aux problèmes de sa masse et de sa pression.

L'activité des hommes s'est traduite, surtout au xx^e siècle, par divers rejets gazeux dans l'air. Les problèmes de pollution ont dépassé les seuils critiques dans certaines régions du globe, avec parfois des conséquences dramatiques pour la vie des habitants. En France, un certain nombre de réseaux d'analyses automatiques d'air fonctionnent en permanence ; les pouvoirs publics interviennent auprès des industries lors du déclenchement de certaines alarmes, pour diminuer les rejets d'oxydes d'azote, de carbone ou de soufre. La maîtrise totale du problème est toutefois difficile dans la mesure où environ la moitié des rejets d'oxydes de soufre proviennent, en hiver, des chauffages domestiques individuels ou collectifs.

Composition de l'air

Pour les Anciens, l'air représente, avec la terre, le feu et l'eau, l'un des éléments constitutifs du monde ; et tous les gaz reçoivent l'appellation d'air. Il faut attendre la seconde moitié du xvii^e siècle pour voir John Mayow démontrer que l'air est un mélange dont une partie seulement peut entretenir la vie. Le constituant actif est assimilé au gaz obtenu par calcination du salpêtre, ou « nitre », d'où le nom d'« esprit nitro-aérien » alors donné à l'oxygène. Un siècle plus tard, la nature de l'air est vraiment élucidée par Lavoisier. L'expérience par laquelle il établit la composition de l'air est, encore à notre époque, un modèle de rigueur scientifique et de raisonnement déductif. Dans un dispositif constitué par une cornue à long col recourbé contenant du mercure, et une cloche reposant sur un bain de mercure, une quantité déterminée d'air est enfermée. Le niveau est soigneusement repéré sur la cloche « avec une bande de papier collé ». Le mercure est alors porté à ébullition ; il ne se passe rien le premier jour. Des « parcelles rouges » apparaissent à la surface du mercure le deuxième jour et s'accroissent jusqu'au sixième. Pour s'assurer de la fin de la réaction, Lavoisier poursuit l'ébullition du mercure six autres jours, puis, après refroidissement, correction de température et de pression, le volume d'air résiduel est mesuré : il a diminué de 1/6 environ. Lavoisier étudie alors le résidu gazeux obtenu : « Les animaux qu'on y introduisait y périssaient en peu d'instants et les lumières s'y éteignaient sur-le-champ comme si on les eût plongées dans de l'eau. » La matière rouge recueillie à la surface du mercure est étudiée par ailleurs. Par calcination, il se dégage « un fluide élastique beaucoup plus propre que l'air de l'atmosphère à entretenir la combustion et la respiration des animaux ». Les conclusions de Lavoisier sont d'une rigueur et d'une clarté qui forcent l'admiration si l'on tient compte des conditions matérielles de ses expériences : « L'air de l'atmosphère est composé de deux fluides élastiques de nature différente et pour ainsi dire opposée. » Après l'analyse et l'étude des parties, Lavoisier procède à la synthèse : « en recombinant les deux fluides élastiques obtenus séparément, c'est-à-dire 42 pouces cubiques de mofette ou air non respirable et 8 pouces cubiques d'air respirable, on reforme de l'air en tout point semblable à celui de l'atmosphère ». Les résultats des analyses de Lavoisier le conduisent à penser que l'air atmosphérique contient 27 p. 100 d'oxygène, alors que la teneur réelle n'est que de 21 p. 100.

Les expériences de Lavoisier furent effectuées en 1777. Treize ans plus tard, [...]

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