Dissolution des gaz Loi Henry

Dissolution des gaz
Loi Henry
William HENRY ( 1775 – 1836)
En 1803, William Henry, physicien et chimiste Anglais, présente la loi qui porte désormais
son nom.
Selon cette loi, en l’absence de réaction chimique (l’azote est un gaz inerte, c’est-à-dire qu’il
ne réagit pas chimiquement), la quantité de gaz dissous dans un liquide est proportionnelle à
la pression qu’exerce ce gaz au-dessus du liquide. En cas de baisse de pression, le gaz peut
ressortir du liquide et retrouver sa forme initiale.
Loi de HENRY (1803)
« lorsqu’un gaz, à une température et sous une pression donnée, est en équilibre avec un
liquide dans lequel il est soluble, la masse de gaz dissoute dans un volume donné de
liquide est proportionnelle à la pression »
1) Justification
Comprendre les phénomènes de saturation et de désaturation, éléments qui ont été utilisés
pour le calcul des tables de la Marine Nationale, dites MN90.
Le calcul des tables de plongée est régi par la Loi de Henry, c’est-à-dire par la dissolution des
gaz.
Dans l’organisme, le transfert des gaz s’effectue par la circulation sanguine qui n’est pas
uniforme dans toutes les parties du corps. La dissolution sera plus importante et plus rapide
dans une zone fortement irriguée, et inversement.
Les différents composants du corps humain sont schématiquement divisé en tissus appelés
aussi compartiments
2) Historique
 Problème survenu dès qu’on à respiré de l’air sous pression (pieds lourds…)
-
1861 : Bucquoy  le gaz dissous dans l’organisme repasse à l’état gazeux pendant la
décompression (remonté).
-
1878 : Paul Bert  découvre que c’est l’azote qui est responsable de ADD
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1
 se basant sur Buquoy et Henry, il préconise une remontée lent,
essai sur l’homme  saturation – sous saturation – sur saturation –
dégazage
-
1907 : John Haldane  étude sur de nombreux plongeurs
 il détermine la notion de compartiments (nbre 3)
 premiers paliers
-
1959 : GERS  1° table jusqu’à 40 mètre
-
1965 : GERS  2° table jusqu’à 85 mètres
-
1990 : Marine Nationale  nouvelle table jusqu’à 65 mètres
 12 tissus (compartiments)
3) Application
Le plongeur qui ne respecte pas les tables de décompression en remontant trop vite va subir
une désaturation critique qui va s’amplifier sous l’action de la loi Mariotte : c’est l’accident
de décompression
surface +
0m
+
saturation même pression
+
++
+
sous saturation
30m
++
 ++
sur saturation
 ++
équilibre saturation
si remonté trop vite  dégazage critique pas de désaturation
 Gaz extérieur (surface) +  pression azote
 Gaz dissout dans l’organisme +  tension d’azote
 Facteur influençant la dissolution
en plongée  gaz = azote
 durée de la plongée
 température du corps
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 la pression
 agitation
 Compartiments
Parties du corps  même période de dissolution
 même coefficient de sursaturation
12 compartiments : de 5 mn  sang – tissu court
Sature et désature rapidement
Jusqu’à 120 mn  graisse – tissu long Sature et désature lentement
 coefficient de sursaturation critique  Sc
Après calcul de la profondeur du premier palier, il faut que la valeur du coefficient de
sursaturation critique Sc, pour chaque tissu, ne soit pas dépassée. Les valeurs exactes de Sc
sont données dans le tableau.
Période
mn
Sc
5’
7’
10’
15’
20’
30’
40’
50’
60’
80’
100’
120’
2,72
2,54
2,38
2,20
2,04
1,82
1,68
1,61
1,58
1,56
1,55
1,54
Tension dans le compartiment (TN2)
Coefficient de sursaturation =
Pression absolue au palier
TN2 = tension d’azote à un instant donné
 Gradient
Différence entre la Tension d’Origine (To) d’azote et la Tension Finale (Tf) d’azote.
Exemple : plongée à 50 mètres jusqu’à saturation complète (hypothèse)
Tension origine (To): 0,8
Tension final (Tf): 6 x 0,8 = 4,8  Pab x To
Gradient : 4,8 – 0,8 = 4
 Période
C’est le temps nécessaire à un tissu pour dissoudre ou éliminer la moitié de la quantité du gaz
à dissoudre ou à éliminer.
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C’est toujours la moitié du gradient restant.
A la descente, on ajoute la valeur de la période trouvée au gradient d’origine.
A la remontée, c’est l’inverse.
0%
Tension
d’origine
50%
Gradien
75%
Tension
finale
100 %
87,5%
93,75%
Temps
I
1°période
TN2
I
2°période
I
3°période
I
4°période
 Formule pour une période entière
Pour une plongée de 40m - pendant 30’ - tissu 10’
profondeur
0m
pression
surface
1b
tension N2
To
0,8b
1b
désaturation
1,15
1,5
2b
2,2
2,4
3b
3,2
fond
40m
3,6
5b x 0,8b=4b
Tf
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10’
20’
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30’
10’
20’
30’
4
TN2 = To + [(Tf – To) x Nb de périodes(en%)]
Tension final (Pab xTo)
Tension origine
Tension N2
TN2 = 0,8 + [(4 – 0,8) x 87,5 / 100]
TN2 = 0,8 + 2,8
TN2 = 3,6 bars
En supposant une remontée immédiate, la profondeur du palier sera donnée par la formule :
TN2
TN2
 Sc =
3,6
Soit  P =
Soit  P =
P
Sc
Soit P = 1,51 bar
2,38 (pour 10’)
Profondeur du palier = 6 mètres
 plus la valeur TN2 est petite moins le tissu est saturé
 plus la valeur de la Pab. est petite moins il y aura du palier en profondeur
Exemple 1
Une plongée à une profondeur de 50 mètres pendant 20 minutes
Calculer la tension de deux tissus : 10’ et 20’
Tf
To
nbre de période en %  2° période car tissu de
TN2 = 0,8 + [(6 x 0,8) – 0,8] x 0,75
10’ et temps de plongée 20’
= 0,8 + (4,8 – 0,8) x 0,75
= 3,8
pour 10’
nbre de période en %  1° période car tissu de
TN2 = 0,8 + [(6 x 0,8) – 0,8] x 0,50
20’ et temps de plongée 20’
= 0,8 + (4,8 – 0,8) x 0,50
= 2,8
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pour 20’
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Exemple 2
Immergé à une profondeur de 38 mètres pendant 2’’ (2 heures)
3 compartiments de période : 30’ – 60’ – 120’
Trouvez la tension de chaque compartiment à l’issu de 2’’.
TN2 = 0,8 + (3,84 – 0,8) x 0,9375
= 3,65
pour 30’
4 périodes  2’’ = 4 x 30’
TN2 = 0,8 + (3,84 – 0,8) x 0,75
= 3,08
pour 60’
2 périodes  2’’ = 2 x 60’
TN2 = 0,8 (3,84 – 0,8) x 0,50
= 2,8
pour 120’
1 période  2’’ = 1 x 120’
 Calcul de la profondeur du palier
-
calculer la tension TN2 du/des tissus, suivant la formule : TN2 = To + [(Tf – To) x % ]
-
connaîssant le TN2 et le Sc appliquer la formule : Sc = TN2 / Pab afin de trouver une
valeur ; exemple : 1,596  5,96 m  soit un palier de 6 m
Compartiment directeur
C’est le compartiment dont sa tension maxi divisée par son coefficient de sursaturation aura la
plus grande valeur. C’est lui qui impose la profondeur du palier.
Si la pression absolue > 1  palier obligatoire
Profondeur du palier = profondeur correspondante à la pression absolue arrondie à la
profondeur : 3 - 6 ou 9 mètres
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Exemple
Lors d’une plongée à l’air à 30 mètres pendant 20’ on considère 2 tissus 10’(Sc 2,38) et
20’(Sc 2,04)
1) Quelle sera la tension finale de chaque tissu
2) Quel sera le tissu directeur et à quelle profondeur aura-t-il un palier
1)
TN2 = 0,8 + [(3,2 - 0,8) x 0,75]
= 2,6
pour 10’
TN2 = 0,8 + [(3,2 - 0,8) x 0,5]
=2
pour 20’
2)
2,38 = 2,6 / Pab  Pab = 2,6 / 2,38 = 1,09
pour 10’
2,04 = 2 / Pab  Pab = 2 / 2,04 = 0,98
pour 20’
supérieur à 1
Directeur : 10’  0,9 m donc palier à 3 m
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