■ Un fluide désigne en physique un corps à l'état liquide ou à l'état gazeux. Ces deux états de la matière sont moins ordonnés que l'état solide. Microscopiquement, cela se traduit par un arrangement irrégulier des entités microscopiques (atomes ou molécules) qui le composent.
À l'état liquide, les entités restent liées les unes aux autres, mais l'ensemble peut se déformer pour adopter la forme du récipient.
À l'état gazeux, les entités sont presque indépendantes les unes des autres, chacune évolue dans l'espace presque librement, le gaz occupe tout l'espace qui lui est offert.

À l'échelle microsopique, le fluide peut être décrit à l'aide de trois paramètres :

• la vitesse à laquelle se déplacent les entités du fluide ;
• la fréquence et l'intensité des collisions des entités sur les parois du récipient ;
• la proximité des entités entre elles.

À l'échelle macroscopique, c'est-à-dire à taille humaine, les grandeurs qui permettent de décrire le fluide sont :

• la température du fluide, mesurée à l'aide d'un thermomètre ;
• la pression du fluide, mesurée à l'aide d'un pressiomètre ;
• la masse volumique du fluide, calculée après mesure de la masse et du volume du fluide.

L'animation ci-dessus permet de faire le lien entre les descriptions du fluide aux deux échelles. La température mesure l'agitation thermique des entités du fluide ; la pression mesure la force exercée à chaque collision sur les parois du récipient sur chaque mètre carré lors du rebond des entités, et la masse volumique est un indicateur de la proximité des entités entre elles.

L'unité légale de la température est le Kelvin (symbole K) et T/K = T/°C + 273,15.
L'unité légale de la pression est le Pascal (symbole Pa) et 1 Pa = 1 N·m^-2.
L'unité légale de la masse volumique est le kilogramme par mètre cube et 1 m³ = 1 000 L.

La pression p mesure les forces F→ exercées par les entités lors de leurs collisions par unité d'aire S de la paroi,

Il existe d'autres unités pour la pression, comme l'atmosphère (1 atm = 1 013 hPa), le bar (1 bar = 10⁵ Pa), le millimètre de mercure (760 mmHg = 1 atm), etc.

Le comportement des gaz obéit à plusieurs lois de la physique, notamment la loi de Mariotte qui permet de modéliser le lien entre la pression d'un gaz et le volume qu'il occupe. Les expériences du quotidien permettent de comprendre que l'un varie inversement à l'autre :

• lorsqu'on écrase un ballon de baudruche rempli d'air, c'est-à-dire lorsqu'on réduit son volume, on constate avec la sensation des mains que la pression augmente dans le ballon ;
• quand on prend de l'altitude lors d'une randonnée, la pression atmosphérique diminue et on constate que le sachet de chips du pique-nique gonfle, c'est-à-dire que son volume augmente ;
• etc.

Des expériences peuvent être réalisées avec une cloche à vide. Il s'agit d'une enceinte hermétique dans laquelle il est possible d'aspirer l'air intérieur et donc d'abaisser la valeur de la pression qui y règne.

Au-delà de la description qualitative du phénomène, il est possible de modéliser le comportement des grandeurs pression p et volume V du gaz à l'aide de mesures (voir TP).
En injectant une quantité de gaz dans une enceinte hermétique, cette quantité ne variera plus. Avec un thermostat, la température sera maintenue constante. La pression du gaz est mesurée à l'aide d'un pressiomètre et son volume est déterminé à l'aide de graduations du récipient.

À l'aide de l'application ci-dessus, il a été possible de fixer la valeur de la température, d'activer une fois la pompe pour injecter du gaz dans l'enceinte, puis d'en faire varier la dimension (le volume) en relevant les valeurs de la pression. Les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous :

En consultant les deux onglets du tableau, on observe que la représentation graphique de la pression en fonction de l'inverse de la dimension du récipient est un ensemble de points qui semblent alignés sur une droite qui passe par l'origine. Les deux grandeurs sont donc proportionnelles. Il existe donc un coefficient k tel que :

En multipliant membre à membre par V :
Cette loi s'appelle la loi de Mariotte : pour une quantité de matière de gaz idéal et une température données, le produit de la pression d'un gaz et de son volume est une constante de l'expérience. (Voir TP)

Les fluides incompressibles désignent les fluides qu'il est impossible de comprimer, c'est-à-dire que leur volume ne change pas même avec une forte pression. C'est très souvent le cas des liquides, au moins en première approximation.
Dans l'animation ci-dessous, il est possible de verser de l'eau dans un récipient, d'y plonger une règle et un pressiomètre (ou manomètre) et d'étudier comment varie la pression avec la profondeur.

Des relevés de valeurs de la pression p réalisés dans l'eau à différentes profondeurs z permettent de remplir le tableau suivant :

Le graphique représente la différence de pression avec la surface de l'eau en fonction de la profondeur. La représentation graphique est un ensemble de points qui semblent alignés sur une droite passant par l'origine : l'écart de pression avec la surface est proportionnel à la profondeur sous l'eau. Il est possible d'étudier la valeur du coefficient de proportionnalité pour vérifier que : dans le cas où l'altitude des points A et B est mesurée sur un axe (Oz) vertical vers le haut ⚠️.

Cette relation s'appelle la loi fondamentale de la statique des fluides.
Dans cette formule, ρ désigne la masse volumique du fluide incompressible et g désigne l'intensité de la pesanteur.
Dans l'eau, la pression augmente d'environ 1 bar par tranche de 10 m de profondeur supplémentaire. En effet, plus on descend sous l'eau, plus la colonne d'eau au-dessus de nous est haute, plus il se trouve de masse d'eau qui fait pression sur nous. La forte pression au fond de l'eau est d'ailleurs responsable de douleurs aux oreilles pour des profondeurs supérieures à 2 m en apnée.
Inversement, en montagne, la colonne d'air au-dessus de nous est plus petite en altitude, il se trouve moins d'air pour faire pression sur nous, ce qui explique qu'un sachet hermétique de chips gonfle.