La loi de Graham … et faut-il gonfler vos pneus à l'azote?

La loi de Graham permet de définir la vitesse d’effusion de molécules de gaz à travers un orifice. Elle est souvent invoquée, par erreur, pour justifier de gonfler les pneus avec de l'azote plutôt qu’avec de l'air. Il est vrai que les molécules d'azote ont moins tendance à s'échapper d'un pneu que les molécules d'oxygène. Donc, en théorie, l'azote est plus apte à maintenir la pression que l'air comprimé, qui contient 21 % d'oxygène (le reste étant composé essentiellement d'azote). Mais cela n'a rien à avoir avec la loi de Graham! D'après celle-ci, le taux d'effusion d'un gaz est inversement proportionnel à la racine carrée de sa masse molaire. Ce qui voudrait dire que l'azote (masse molaire de 28) devrait s'échapper plus facilement du pneu que l'oxygène (masse molaire de 32). Mais en fait, la loi de Graham ne s'applique que lorsque les orifices sont larges par rapport à la taille des molécules. Lorsque le passage est très petit, comme entre les chaînes de polymère de caoutchouc, un autre phénomène – la perméation – prend forme. Le taux de perméation est inversement proportionnel à la dimension des molécules. C'est une erreur commune de corréler la dimension d'une molécule avec sa masse molaire. En fait, à cause des phénomènes d'attraction électrostatique parmi les atomes, la molécule d'oxygène est de moindre dimension que celle d'azote bien que sa masse molaire soit plus grande. C’est ce qui explique pourquoi l'azote s'échappe moins facilement et conserve la pression des pneus plus longtemps que l'air.

Voilà une bien longue introduction pour répondre à la question de savoir si cela vaut la peine de faire gonfler ses pneus à l'azote. En fait, à moins que vous ne conduisiez une voiture de course, pilotiez un avion de ligne ou que vous soyez astronaute dans une navette spatiale, les avantages sont marginaux. En théorie, un pneu gonflé à l'azote devrait maintenir sa pression plus longtemps. Mais cela n'empêche pas qu'il puisse se dégonfler pour toutes sortes d'autres raisons que la perméation. Cela peut être causé par une valve défectueuse, une mauvaise adhésion contre la jante ou le fait de rouler sur un clou. Et s’il a été gonflé à l’azote, il doit être entièrement regonflé à l'azote.

Une justification farfelue pour l'utilisation de l'azote est qu’il est moins lourd que l'air et que la réduction de poids accroît la durabilité des pneus. En fait, d'après les calculs, le poids n’est réduit que de 30 grammes. Le déneigement de la voiture peut avoir un bien plus grand impact. Il est vrai par contre que l'azote est inerte et n'attaque pas le caoutchouc comme le fait l'oxygène. Mais ce problème se développe sur de nombreuses années. Il n'affecte pas la qualité d'un pneu au cours de la durée de vie normale des bandes de roulement.

L'air contient de la vapeur d'eau et la pression d'un pneu gonflé d'air peut varier de façon significative selon la température. Pour un pilote de course qui peut atteindre des vitesses de plus de 300 km/heure, l'utilisation de l'azote est nécessaire pour maintenir une pression constante dans les pneus. Cela ne devrait pas être un problème pour aller faire les courses au supermarché.

Une propriété importante de l'azote et qui est essentielle aux pneus d'avion et de navette spatiale est que l’azote ne soutient pas la combustion. Au décollage et à l'atterrissage, ces pneus atteignent de très hautes températures. Ils risqueraient de prendre feu et d'exploser s'ils étaient gonflés à l'air. C'est ce qui est arrivé le 31 mars 1986 à un avion de Mexicana Airlines. Les pneus, gonflés par mégarde à l'air, ont explosé, causant la rupture des conduites d’essence. L’incendie et l’écrasement qui ont suivi ont causé la mort des 167 passagers et membres d'équipage.

Si vous en avez les moyens – on parle jusqu'à 10 $ par pneu – il n'y pas de mal à utiliser de l'azote mais n'espérez pas de miracles. Ce qui est important, azote ou pas, c'est de vérifier la pression des pneus régulièrement. Ce qui est d'ailleurs l’opinion des fabricants de pneus. S'il y a un côté négatif à recourir à l’azote, c'est que l'automobiliste qui l’utilise développe un faux sentiment de sécurité et vérifie ses pneus encore moins souvent qu'il ne le ferait avec des pneus gonflés à l'air.

Ariel Fenster

Office for Science and Society

Gonflage des pneumatiques à l'azote [modifier]

J'aimerais savoir à quoi peut servir de gonfler les pneus d'une automobile conventionnelle avec de l'azote. Bien sûr, l'azote fuira moins vite que l'air à travers une valve défectueuse, de la façon inverse que l'hydrogène fuirait plus facilement dans les mêmes circonstances, à cause de la différence de viscosité ...je crois.

Personnellement, si j'exclus l'aspect lucratif, à mon sens, de la promotion de cette pratique et les bénéfices pouvant en découler, je ne vois pas de critères raisonnables de gonfler des pneumatiques avec de l'azote.

Je ne suis pas un scientifique ni un coureur automobile, mais je connais un peu la loi de Gay-Lussac (ou de Charles) qui dit à peu près ceci: "Tous les gaz exposés à des températures égales, sous la même pression, se dilatent exactement de la même quantité".

Alors, comme je crois plus en Monsieur Gay-Lussac qu'en un vendeur d'accessoires automobiles, il existe un grand doute dans mon esprit, à savoir que la prétention de certains qu'il y a plusieurs avantages à rouler sur des pneus gonflés avec du gaz azote me semble exagérée, sinon pas fondée du tout. On me dit aussi que la planète vivrait mieux et que mon portefeuille se viderait moins vite si j’adoptais cette pratique, mais je ne suis pas convaincu.

On dit que les pneumatiques des avions sont gonflés à l'azote. On dit aussi que les pneus des autos de course de formule le sont aussi. Dans le premier cas, je crois que cette pratique est fondée sur le fait qu’il y a moins de risque de fuite entre la jante et le pneu, ou à travers les organes de la valve, dû au fait de la plus grande viscosité du gaz azote. Dans le dernier cas, on prétend que le pneu des voitures de course maintiendra sa même pression en dépit des changements de température de la piste … ou du pneu.

C’est à partir de cet argument qu’on me dit que je contribuerais au bien-être de la planète avec des pneus à l’azote car ma consommation de gazoline serait moindre du fait de pneus toujours à la bonne pression.

C’est justement là que je crois que Monsieur Gay-Lussac pourrait m’aider à dissiper mon scepticisme. Mais il n’est plus là, hélas!

Je doute beaucoup que la différence entre 78% et 100% de contenu en azote dans mes pneus fasse une différence mesurable sur la performance de mes pneus, adhérence incluse.

Est-ce que quelqu’un de vous pourrait infirmer ou confirmer ma prétention que le gonflage des pneus à l’azote pour une voiture de tourisme ou une sedan, pour usage normal, est plus ou moins une publicité visant à vendre des services plus ou moins nécessaire et des gadgets, encore probablement moins nécessaires.

Grand merci à l’avance pour toute aide.

	l'azote pur a effectivement une capacité calorifique plus importante que l'air (c'est à dire qu'il faut apporter plus d'énergie pour augmenter la température c'est donc tout bénef dans notre cas car la pression variera moins) mais c'est très minime comme différence. Par contre il conduit moins bien la chaleur (là c'est pas bénef), mais là aussi c'est minime. Bref, azote ou air, du point de vue de l'échauffement et donc de la pression, c'est kif-kif. J'ai pas fait de calcul, mais vu à quel point les constantes sont presques égales, je crois que je touche juste d'un point de vue qualitatif. Conclusions : le pneu ne chauffera pas plus qu'il soit gonflé à l'azote ou à l'air (ou du moins la différence ne devrait pas être notable) ;
	l'azote étant un gaz inerte, il ne va pas réagir avec le matériau consistuant le pneu (ça me paraît très léger comme avantage mais bon, tant qu'on y est autant donner tous les avantages). En outre la jante intérieure sera probablement beaucoup moins sensible à l'oxidation (déjà potentiellement plus intéressant, mais j'ignore si l'oxidation de la jante est un problème habituel) ;
	par contre un avantage est certain : le diazote diffuse moins à travers le pneu que le dioxygène car la molécule est plus grosse (d'instinct c'est pas évident car l'azote est situé une case avant l'oxygène dans le tableau périodique), donc la pression aura moins tendance à baisser au cours du temps, ce qui peut influer sur l'usure. Par contre j'ai pas de chiffres sous la main pour quantifier ça.
	les histoires de viscosité pour réduire les « frottement internes » du gas dans le pneu : y'a du vrai, l'azote a un coefficient de viscosité un peu plus faible que l'air, mais... là encore la différence est minime (2 %). Et puis je doute que ce soit la perte énergétique la plus importe qui survient dans une voiture (donc on ne gagne pas 2 % en consommation mais une infime fraction, dommage, hein ?), à moins peut-être de rouler à trèèèès haute vitesse ? Par contre, comme on gagne sur l'usure des pneux, on a effectivement un gain sur la consommation qui à mon sens est probablement plus conséquent que celle dûe à la différence de viscosité.