palier de decompression: Grand oral : physique chimie

« Grand oral : physique chimie Introduction :     I) Bonjours a tous, avec mon père qui est originaire de Cherbourg on a souvent l’habitude d’aller plonger quand nous y allons, lui qui a passé de nombreux diplômes dans le domaine, c’est lui qui m’a tout appris, alors au début je plongé pas très profond, mais au fur et a mesure on aller plus bas et c’est là qu’on a commencé à faire des pallier de décompression. La plongée est une activité assez hors du commun, c’est totalement contre nature de pouvoir respirer sous l’eau pour nous, mais ça nous soumet a des contraintes physiques surtout si on descend a plusieurs dizaines de mètres, qui demande donc des protocoles de sécurité. Cela nous amène a notre problématique : pourquoi les plongeurs doivent ils effectuer des paliers de décompression lors de leurs remonter a partir d’une certaine profondeur et d’un certain temps? Pour répondre a notre problématique, nous verrons d’abord comment le corps humain s’adapte a la descente, puis nous analyserons les risques physico-chimiques d'une remontée trop rapide, et enfin nous expliquerons comment les paliers permettent d'éliminer ces risques de façon contrôlée. L’adaptation du corps humain a la descente aux contraintes physiques Lorsqu'un plongeur quitte la surface et s'enfonce dans l'eau, il entre dans un monde où les règles physiques auxquelles nous sommes habitués changent complètement.

Pour comprendre pourquoi les paliers de décompression existent, il faut d'abord analyser précisément ce qui se passe dans son corps pendant cette descente.  Unité de pression : En surface, nous vivons en permanence sous le poids de l'atmosphère.

Cette pression atmosphérique correspond à environ 1 bar — c'est le poids de toute la colonne d'air située au-dessus de nous, sur plusieurs kilomètres de hauteur.

L'air a une densité de 1,2 kilogramme par mètre cube.

Sous l'eau, la situation est différente.

L'eau est environ 800 fois plus dense que l'air soit presque 1000kg/m cube.

Résultat : la pression augmente beaucoup plus vite.

On parle de pression hydrostatique, et elle suit la loi fondamentale de l'hydrostatique : P=P 0 + ρgh P où 0est la pression atmosphérique en surface, ρla masse volumique de l'eau (environ 1000 kg/m³), g l'accélération de la pesanteur (9.81 m/s²), et h la profondeur.

En pratique, cela donne une règle simple à retenir : la pression augmente d'environ 1 bar tous les 10 mètres.  Loi de dalton : Pour respirer sous l'eau, le plongeur utilise un détendeur qui lui fournit de l'air à la pression ambiante.

À 30 mètres, il respire donc de l'air comprimé à 4 bars.

Mais l'air n'est pas un gaz pur — c'est un mélange composé d'environ 78 % d'azote, 21 % d'oxygène et 1 % d'autres gaz comme l'argon ou le CO₂. C'est ici qu'intervient la loi de Dalton, énoncée par le chimiste anglais John Dalton en 1801.

Cette loi stipule que la pression totale d'un mélange de gaz est égale à la somme des pressions partielles de chaque gaz constituant : P totale =P N + P O + P autres La pression partielle d'un gaz représente la contribution de ce gaz à la pression totale. Elle se calcule simplement en multipliant la pression totale par la fraction du gaz dans le mélange. Prenons un exemple concret.

En surface, à 1 bar : 2 2 Pression partielle d'azote : 0.78 ×1=0.78bar Pression partielle d'oxygène : 0.21 ×1=0.21bar Maintenant, à 30 mètres de profondeur, où la pression totale est de 4 bars : Pression partielle d'azote : 0.78 × 4=3.12 bars Pression partielle d'oxygène : 0.21 × 4=0.84bar La proportion des gaz reste identique — toujours 78 % d'azote — mais la pression partielle de chaque gaz a quadruplé.

C'est comme si, à chaque inspiration, le plongeur absorbait quatre fois plus de molécules d'azote qu'en surface.

Et c'est cette augmentation de la pression partielle d'azote qui va déclencher le phénomène suivant.  Loi d’henry : Nous arrivons maintenant à la loi centrale de notre sujet : la loi de Henry, formulée en 1803 par le chimiste britannique William Henry. Cette loi établit un lien direct entre la pression partielle d'un gaz et sa dissolution dans un liquide : C=k × P gaz où C est la concentration de gaz dissous dans le liquide, P gaz est la pression partielle du gaz, et k est une constante qui dépend de la nature du gaz, du liquide et de la température. Pour illustrer ce phénomène, prenons l'exemple d'une bouteille d'eau gazeuse.

Quand elle est fermée, le dioxyde de carbone est maintenu sous pression au-dessus du liquide.

Cette pression force le CO₂ à rester dissous dans l'eau — on ne voit aucune bulle, le gaz est invisible, piégé dans le liquide.

Mais dès qu'on ouvre la bouteille, la pression chute brutalement : le CO₂ dissous n'est plus en équilibre, il repasse sous forme gazeuse et s'échappe en formant des bulles. C'est exactement le même principe qui va se produire dans le corps du plongeur. Revenons à notre plongeur.

En surface, son sang et ses tissus contiennent une certaine quantité d'azote dissous, en équilibre avec la pression partielle d'azote atmosphérique (0.78 bar).

Quand il descend à 30 mètres et que la pression partielle d'azote passe à 3.12.... »