La masse d'un litre d'air dépend de la température et de la pression. A la pression atmosphérique normale et à la température de 25°C, la masse d'un litre d'air vaut environ 1,3 g. Remarque : L'air chaud est plus léger que l'air froid.
Pour indication, la masse volumique de l'air varie suivant la température, la pression et l'humidité. À 20 °C et à pression normale de 1 013 hPa, la masse volumique d'un air sec est de 1,204 g/l, et à 0°C, de 1,292g/l.
Comme le vide, l'air n'est pas visible dans les conditions habituelles (et pourtant le bleu du ciel c'est de l'air visible). Cependant il en diffère fondamentalement car il contient de la matière (des molécules) et a donc une masse, alors que le vide ne contient pas de molécule et n'a donc pas de masse.
Tous les gaz n'ont pas la même masse.
A volume donné, l'hélium est plus léger que l'air; c'est pourquoi les ballons sondes (utilisés en météorologie) gonflés à l'hélium s'élèvent dans l'air. Comme tous les gaz, l'air est pesant et a donc une masse.
Variation de la masse volumique avec l'altitude et la température. Au sol, l'air a une plus grande masse volumique, une plus grande pression et, sauf en cas d'inversion météorologique, une température plus élevée. Il devient moins dense quand l'altitude augmente.
La masse volumique varie selon la température et la pression auxquelles une mesure est effectuée. On doit donc déterminer la masse volumique d'une substance à une certaine température et à une certaine pression si on veut pouvoir identifier cette substance.
L'air est un mélange de gaz, notamment de diazote et de dioxygène. La masse d'un litre d'air est de 1,3 g, sa masse volumique est donc de 1,3 g/L.
Les causes du mouvement des masses d'air
Le déplacement des masses d'air à la surface de la Terre est généré par un principe physique très simple : l'air chaud, moins dense que l'air froid, s'élève. Les montgolfières fonctionnent selon ce principe en envoyant beaucoup d'air chaud dans une enveloppe légère.
Les masses d'air se déplacent des zones de haute pressions(anticyclones) vers les zones de basses pressions(dépression) et forment les vents.
Si le volume augmente, autrement dit que le volume initial prend plus d'espace, la masse ne varie pas car il n'y a pas de perte ni de gain de matière.
L'air est compressible. Il peut occuper un volume plus petit que la normale. Alors sa pression augmente. L'air est expansible car il peut utiliser un volume plus important que la normale.
Formation de l'atmosphère terrestre
À mesure que la Terre se refroidissait, d'énormes quantités de méthane, d'ammoniac, de vapeur d'eau et de gaz carbonique furent expulsés du centre de la Terre vers l'extérieur. Cela constitua la première atmosphère de la Terre.
Les molécules de l'air sont ensuite « ralenties » grâce à plusieurs compressions et détentes successives qui font chuter sa température. À -200 °C, les molécules sont assez lentes pour se rassembler sans s'attacher : l'air devient liquide !
Variation de la masse volumique de l'air avec l'altitude
En effet la pression atmosphérique diminue avec l'altitude et cette diminution de pression influence la masse volumique de l'air: Plus l'altitude est élevée et plus la masse volumique est faible.
Lorsque l'air chaud s'élève, il se dilate en altitude en raison de la diminution de la pression. La dilatation de l'air nécessite de l'énergie, et cette énergie est puisée dans la chaleur transportée. Cela signifie qu'en se dilatant avec l'altitude, l'air ascendant devient de plus en plus froid.
Comme la masse volumique de l'air chauffé a diminué, il apparaît comme plus léger et peut donc monter dans la colonne d'air. On dit donc que l'air chaud est plus léger que l'air froid (bien que la masse d'air considérée n'a pas changé).
Dans l'atmosphère, la force de pression atmosphérique pousse l'air de l'endroit où la pression au sol est la plus forte vers l'endroit où elle est la plus faible. Il se produit donc un déplacement de l'air à partir des zones de haute pression (H) vers les zones de basse pression (B).
On appelle limite de masse d'air, la surface de séparation entre deux masses d'air. Si des masses nuageuses se développent sur la limite des masses d'air, on parle de surface frontale et la trace au sol cette surface frontale est appelée front.
Les fronts, lieux de rencontre des masses d'air
Lorsque deux masses d'air se rencontrent, elles forment un front à leurs frontières mais ne se mélangent pas. La masse la plus rapide chasse l'autre, ce qui débouche souvent sur des précipitations, et aboutit à la montée de la masse d'air la plus chaude.
Le confort du climat est largement déterminé par la température de l'air et la vitesse de l'air. L'air à haute vitesse et à basse température est rapidement perçu comme un courant d'air. Le courant d'air est défini comme un refroidissement local indésirable du corps humain causé par le flux d'air.
Une perturbation atmosphérique est due à l'affrontement entre une masse d'air chaud venue des Tropiques et une masse d'air plus froid venue des pôles. Le déplacement de ces masses d'air est lié à l'inégale répartition de l'énergie à la surface de la Terre, mais aussi à la rotation de notre planète.
En effet, les vents sont essentiellement le déplacement de l'air des hautes vers les basses pressions, déviés vers la droite dans l'hémisphère nord par la force de Coriolis et la gauche dans l'hémisphère sud. Le gradient de pression dépend quant à lui de la structure thermique dans la colonne d'air.
L'air est une matière faite de différents gaz. Ce n'est pas du vide même s'il est invisible, impalpable, il occupe un espace, on dit qu'il a un volume. Il est partout autour de nous, il se déplace.
Un mélange homogène est un mélange dont on ne peut pas distinguer les constituants à l'œil nu. L'air est un mélange homogène, car on ne distingue pas ses constituants à l'œil nu.
L'air, comme tous les corps, se dilate ou se contracte en fonction de la température. Plus la température baisse (plus l'altitude augmente), plus l'air se contracte et plus sa densité augmente.