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Revue Technique Tracteur Renault 90 34
Tuesday, 16 July 2024

L'ouverture d'une bouteille de champagne est une belle illustration du dégazage du gaz carbonique dissout sous forme de bulles! Application à la plongée sous-marine La loi de Henry va intervenir dans les échanges gazeux qui s'opèrent au niveau des poumons entre l'air et le sang qui circule dans tout le corps. En effet, les variations de la pression de l'air inspiré par le plongeur au cours de sa plongée modifient l'équilibre existant avec l'air ambiant en surface et entrainent des échanges gazeux afin de rétablir un nouvel équilibre. Le principal gaz qui nous intéresse est l'azote, un gaz largement présent dans l'air que nous respirons mais non consommé par l'organisme.

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1 - Justification Un plongeur est soumis à des pressions croissantes avec la profondeur. Il va respirer de l'air, et donc de l'azote, à une pression accrue. Cet azote va se dissoudre dans le corps. A la remontée, cet gaz va "sortir" des tissus et risquer de former des micro-bulles, générant un accident de décompression. Cette dissolution, et cette sortie sont les conséquences de la loi de Henry. Il est donc important de bien la comprendre pour mieux appréhender le principe des procédures de décompression, ainsi que le mécanisme des accidents de décompression. 2 - Rappels 2. 1 Loi de Mariotte "Pour un gaz parfait, à température constante, le volume d'un gaz est inversement proportionnel à la pression qu'il reçoit. " Formule mathématique: Pression X Volume = Constante 2. 2 Loi de Dalton "La pression d'un mélange gazeux est égale à la somme des pressions qu'aurait chacun des gaz s'il occupait seul le volume total. " Formule mathématique: Pp (gaz) = PAbs x%(gaz) Avec: Pp (gaz) Pression partielle du gaz concidéré PAbs pression absolu (ou totale) du mélange gazeux%(gaz) pourcentage du gaz contenu dans le mélange 2.

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m -3) - R la constante des gaz parfaits (8, 314 SI) - T la température (en K) Dans notre cas, on a le dioxygène (O 2) et le diazote (N 2) se sont dissous dans l'eau, donc: Vt = V(O 2) + V(N 2) Dans le corps humain, il n'y aurait eu que le volume de N 2 à prendre en compte car le dioxygène est consommé par l'organisme. D'après la loi de Dalton: P i = l i x P t - P t la pression totale (en Pa) - l i la proportion du gaz i (0, 21 pour l'O 2 et 0, 79 pour le N 2 dans l'air) D'où au final: Les constantes d'Henry du dioxygène et du diazote dans l'eau ont pour valeur: K(O 2)=7, 92. 10 4 -1 K(N 2)=1, 56. 10 5 -1 Source: P. Atkins, Physical chemistry, 8e edition, 2006 Je rappelle que: - T = 293 K soit 20°C - V(eau) = 125 mL Après application numérique et conversion d'unité, on trouve: V(P) = 2, 35 x P - 2, 35 - V(P) le volume d'air dégagé (en mL) Ce qui fait un écart de 12% pour la pente entre la théorie et l'expérimentation. C'est tout à fait honorable vu la précision des mesures.

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15 min après ceci, des bulles apparaissent: III. Vérification de la loi J'ai voulu tester la loi d'Henry expérimentalement. Pour cela, j'ai rempli 4 bouteilles en plastique à moitié avec de l'eau et j'ai mis une pression différente dans chaque: 1, 3, 5 et 8 bars soit l'équivalent de 0, 20, 40 et 70 mètres. J'ai laissé sous pression pendant 2 jours pour être certain d'avoir atteint la saturation. J'ai choisis 2 jours car cette durée me paraissait correct pour être à saturation par rapport à l'ordre de grandeur de la durée d'une plongée qui est d'environ 45 min. J'ai ensuite mesuré, par déplacement d'eau (voir la photo), le volume de gaz qui se dégage de l'eau présente dans la bouteille lorsque j'ai remise celle-ci à pression ambiante (1 bar). On obtient une droite: Le volume d'eau de la bouteille était de 125 mL et l'expérience s'est faite à 20°C. Obtenir une droite est cohérent d'après la loi d'Henry car on a la quantité de gaz dissous qui est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce le gaz sur le liquide.

On appelle coefficient de saturation critique le rapport de la tension sur la pression au-delà duquel on passe de l'état de sur-saturation à l'état de sur-saturation critique. Il est propre çà chaque couple gaz/liquide, et est l'un des paramètres pour le calcul des tables de décompression (voir l'article sur les éléments de calcul des tables de décompression) A ce stade, la désaturation est visible. C'est la situation du plongeur qui remonte trop vite, ou qui ne respecte pas ses paliers. Le risque d'accident de décompression est très important. On peut faire l'analogie avec la bouteille de boisson gazeuse que l'on vient d'ouvrir sans précautions particulière. Pendant quelques secondes, les bulles sont visibles et remontent à la surface pour former une mousse. 4. 5 Au-delà de la sur-saturation critique L'état d'un gaz est au-delà de la sur-saturation critique lorsque la pression partielle qu'il exerce sur un liquide est très nettement inférieure à la tension de ce gaz dans ce liquide. A ce stade, la désaturation s'effectue sous forme de grosses bulles qui se forment de manière spontanément dans tous le volume du liquide.

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