3 Composition de l'air L'air sec est composé de: 78. 1% d'azote 20. 8% d'oxygéne 00. 9% d'argon 00. 2% de gaz rare: dioxyde de carbone, ozone, monoxyde d'azote, hélium, néon. 3 - Mise en évidence expérimentale de la loi de Henry 3. 1 Expérience du piston et du liquide 3. 2 Expérience quotidienne: boisson gazeuse On peut voir au quotitidien les conséquences de la loi de Henry avec les boissons gazeuses. Une boisson gazeuse contient un grande quantité de CO2 dissout. Tant qu'elle est fermée, la partie gazeuse située en haut de la bouteille est remplie de CO2, qui exerce donc une forte pression sur le liquide. A partir de là, plusieurs petite expérience sont possibles. 3. 2. 1 Ouverture de la bouteille A l'ouverture de la bouteille, spontanément, on voit des petites bulles de gaz se former dans la boissons et en ressortir. 3. 2 Bouteille au repos On ouvre doucement une bouteille de boisson gazeuse. On la repose, et on la laisse ainsi reposé plusieurs heures. Puis on la secoue, ou on la goutte, Elle n'est plus pétillante.
La totalité du gaz initialement dissout dans le liquide en est sorti. 3. 3 Ouverture de la bouteille après l'avoir secouée On secoue la bouteille juste avant de l'ouvrir. On a alors une mousse violente qui se forme, voir une éjection de bulle type geyser, entraînant avec elles une partie du liquide. 4 - La loi de Henry 4. 1 Enoncé litéral "A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce ce gaz sur le liquide. " 4. 2 Formule mathématique A l'équilibre, on a: Pp(gaz) = T(gaz) Pp(gaz) pression partielle du gaz exercée sur le liquide. T(gaz) quantité de gaz dissout dans le liquide, également appelée Tension du gaz dans le liquide. 4. 3 Les différents états de saturation 4. 3. 1 La saturation La saturation est la situation normale. C'est l'état du plongeur avant sa plongée, s'il n'a pas plongée depuis plus de 12 h. 4. 2 La sous-saturation Un gaz est en sous-saturation lorsque la pression partielle qu'il exerce sur un liquide est supérieure à la tension de ce gaz dans ce liquide.
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.
On considérera alors l'équilibre atteint. 5 - Applications La loi de Henry est directement relié aux procédures de décompression, et aux accidents de décompression.
I. Introduction La loi d'Henry dit: « À température constante et à saturation, la quantité de gaz dissous dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce ce gaz sur le liquide. » Il y a donc rupture de l'équilibre lors de la descente en plongée. La pression qu'exerce le gaz sur le sang augmente, le gaz se dissous dans le sang: De même, lors de la remontée, on a le phénomène inverse qui se produit. Le sang est en sursaturation car la pression diminue. On a un dégazage qui se produit. Si la rupture d'équilibre est trop grande, des bulles se forment et c'est l'accident de décompression: II. Mise en évidence expérimentale Pour mettre en évidence la loi d'Henry, j'ai rempli une bouteille en plastique à sa moitié avec de l'eau puis j'ai augmenté la pression grâce à une pompe à vélo: La pompe avait un manomètre pour vérifier la pression et j'ai pompé jusqu'à ce que j'aie une pression de 5 bars, soit l'équivalent de 40 m en plongée. J'ai laissé reposer pendant 1h. Au bout d'une heure, j'ai remis l'eau à pression ambiante brusquement (j'ai ouvert la valve) pour simuler une remontée rapide.
LA LOI D'HENRY (dissolution des gaz) Les liquides dissolvent des gaz, exemple: ouverture d'une bouteille de boisson gazeuse. Le plongeur va dissoudre plus d'azote qu'à la surface. Conséquence: problème à la remontée, idem pour la bouteille de boisson gazeuse. Mise en évidence état de saturation: état d'équilibre (si Pp = T) T Q = Quantité de gaz dissout T = tension: état de sous-saturation: le liquide absorbe le gaz en le dissolvant (si Pp > T) T La quantité augmente progressivement jusqu'à 2 Q état de sous-saturation: le liquide absorbe le gaz en le dissolvant (si Pp > T) T La quantité augmente progressivement jusqu'à 3 Q état de saturation: état d'équilibre (si Pp = T) T Equilibre parfait entre la pression partielle et la tension état de sur-saturation: le liquide restitue le gaz dissout. (si Pp < T) T La quantité de gaz dissout diminue progressivement jusqu'à la Pp de 1 bar et crée des micros bulles dans le liquide On parle de tension d'un gaz lorsqu'on est en phase dissoute dans un liquide, et de pression partielle d'un gaz dans un mélange lorsqu'on est en phase gazeuse.