Petit problème de pression
Si à 10 m de fond on a une pression hydrostatique (Phydro) de 10 m d'eau/cm2 soit 1 bar, à 30 mètres on a 30 m/cm2 donc 3 bars.
A 40 mètres, suivant la même logique, on aura 4 bars de Phydro, à 50 m 5 bars, à 60 m 6 bars, et ainsi de suite.
Ptotale est égale à Phydro + Patm.
Ptotale à 30m: 3b + 1b = 4 bars
Ptotale à 40m: 4b + 1b = 5bars
Ptotale à 50m: 5b + 1b = 6bars
Ptotale à 60m: 6b + 1b = 7bars
Pour ceux qui n'y arrivent décidément pas, je conseille de passer à l'activité pétanque.
Remarque: Quand on va de la surface à 10m de fond, on double la pression environnante qui passe de 1b à 2b. Quand on passe de 10m à 20m, on fait la même distance (10m), mais la pression n'augmente que de 50% (de 2 à 3 bars).Quand on passe de 20m à 30m, on fait toujours 10m, mais la pression n'augmente que de 33.33%. Ces petits détails ont leur importance, vous le découvrirez au fur et à mesure.
* * *
Tension et pression partielle
La tension d'un désigne une "pression" de dissolution de ce gaz dans un liquide. On parle de pression partielle pour indiquer la proportion à laquelle ce gaz participe à la pression globale d'un mélange auquel il appartient (application de la loi de Henry). La molécule d'azote étant symbolisée chimiquement par N2, on peut dire qu'en bord de mer, à l'équilibre, TN2 = PPN2 = 0.8
N2 est la notation chimique de la molécule qui contient 2 atomes de "nitrogène" qui est le mot en vieux français qui remplaçait "azote". Il est resté en anglais (nitrogen).
* * *
Application de la loi de Mariotte
Vous allez également dans cet exercice appliquer le principe d'Archimède. Prenons les choses à leur début.
A la surface vous pesez 73 kg, avec ou sans air. Vous inspirez 4 litres d'air et votre volume sera alors de 71l + 4l soit 75l.
1. En vous immergeant, la poussée d'Archimède exerce une force de 75kg équivalente au poids d'eau déplacé. Le poids apparent (Poids App.) est égal à votre poids en surface (Poids Surf.) moins le poids du volume d'eau déplacé (Poids VolEau).
Poids Surf - Poids VolEau = Poids App
73kg - 75kg = -2kg
Cela signifie que vous flottez naturellement. Vous allez donc devoir palmer pour atteindre les 10m.
2. Arrivé à 10m. Votre volume d'air dans les poumons, en application de la Loi de Mariotte aura été modifié. A la surface vos 4l subissent 1bar de pression. A 10m, ils subissent 2b. Si PV=constante, alors
Psurf x Volsurf = P10m x Vol10m=Cste
=> (Psurf x VolSurf)/P10m=Vol10m
(1bar x 4l)/2 = 2 l
Vous voilà donc avec 2l d'air dans les poumons. Bien! Votre volume est donc maintenant de 71 +2 = 73 litres. Or, vous pesez 73kg. En application du principe d'Archimède:
Poids Surf - Poids VolEau = Poids App
73kg - 73kg = 0kg
Ach so! Voilà que vous êtes stabilisé entre deux eaux. Si vous ne bougez plus, vous ne descendez, ni ne montez. Etonnant non? Bon on continue, sinon vous allez asphyxier.
3. En palmant vous atteignez les 15 mètres. Votre volume d'air dans les poumons, en application de la Loi de Mariotte aura été modifié. A la surface vos 4l subissent 1bar de pression. A 15m, ils subissent 2.5b. Si PV=constante, alors
Psurf x Volsurf = P15m x Vol15m=Cste
=> (Psurf x VolSurf)/P15m=Vol15m
(1bar x 4l)/2.5 = 1.6l
Vous voilà donc avec 1.6l d'air dans les poumons. Bien! Votre volume est donc maintenant de 71 +1.6 = 72.6 litres. Or, vous pesez 73kg. En application du principe d'Archimède:
Poids Surf - Poids VolEau = Poids App
73kg - 72.6kg = 0.4kg
Ach so! Voilà que vous coulez tout seul maintenant. Allez, il est temps de remonter à la surface maintenant. Palmez cool et amplement. Si vous êtes en Terminale scientifique et que vous vous êtes planté, redoublez!
* * *
* * *
* * *
Il y a 80% d'azote dans l'air libre dont la pression est de 1 bar.
Selon la Loi de Dalton on sait donc que PPN2=0.8
Or, la tension en azote des tissus est équilibrée avec la PPN2.
Donc TN2 = PPN2 = 0.8
* * *
Si on descend à 10 mètres de profondeur, on supporte une pression totale de 2 bars.
En application de la loi de Dalton, la PPN2 sera de 80% x 2 soit 1.6 bars.
Cette pression partielle d'azote est la tension finale. Cela ne signifie pas que le tissu est immédiatement à cette tension, puisque c'est cette valeur (TN2) que l'on cherche à calculer.
* * *
Le pote Archimède
Archimède est un savant de la Grèce antique (287-212 avant JC). On lui doit également des calculs sur la valeur de pi. La légende veut que lors d'une ablution, en regardant ses canards en plastique flotter sur l'eau, il eut une révélation et sortit précipitamment tout nu dans la rue en criant "eurêka". C'est une légende....
* * *
Le pote Mariotte
Cet abbé était également physicien et français (1620-1684). Il énonça sa fameuse loi en 1676.
* * *
Le pote Dalton
John Dalton (et non Averell) est un physicien-chimiste anglais du XVIII ème (1766-1844). Il a également étudié cette anomalie de la perception des couleurs qui s'appelle le daltonisme.
* * *
Le pote Henry
Physicien et chimiste anglais (1775 - 1836).On lui doit des recherches sur l?action de la vapeur d?eau sur le carbone et sur les propriétés catalytiques du platine divisé. En 1803, il découvrit la loi approchée qui porte son nom : " La solubilité d?un gaz dans un liquide est, à température donnée, proportionnelle à la pression de ce gaz au-dessus de la solution.
* * *