Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009 Préparation au N3: Physique

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Préparation au N3: Physique

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Plan du cours

• Flottabilité – Archimède

• Compressibilité des gaz – Mariotte

• Pressions partielles – Dalton

• Dissolution des gaz dans les liquides – Henry

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Flottabilité – Archimède

• Pourquoi un bateau de 5000 tonnes flotte alors qu’un clou de 10 grammes coule ?

• Qui peut énoncer le principe d’Archimède?

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Flottabilité – Archimède

• Tout corps plongé dans un liquide subit une poussée verticale, qui s'exerce de bas en haut, égale au poids du volume de liquide déplacé

• Qu’appelle-t-on « poids apparent » ?– Poids apparent = Poids réel – Poussée

d’Archimède– Poids apparent > 0 on coule– Poids apparent < 0 on flotte

• Qu’appelle-t-on « densité » ?

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Flottabilité – Archimède

• Qu’est-ce qui influence la flottabilité d’un plongeur ? Dans quel sens ?

– Palmes ?– Bouteille ?– Combinaison ?– Plomb ?– Stab ?– Poumon ?

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Compressibilité des gaz – Mariotte

• Pourquoi doit-on gonfler sa stab à 20m, alors qu’on était équilibré à 3m?

• Pourquoi doit-on souffler en remontant?

• Et les apnéistes?

• Est-ce qu’on consomme l’air de la même manière à 20m et à 40m?

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Compressibilité des gaz – Mariotte

• A température constante, le volume occupé par une quantité donnée de gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il subit

• P x V = constante

• P1 x V1 = P2 x V2

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Compressibilité des gaz – Mariotte

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Compressibilité des gaz – Mariotte

• Exercice– combien de temps peut-on rester à 20m

avec une consommation en surface de 15L/min. (bloc de 15L, 50 bars de réserve)?

– Même question à 40m– Même question, pour les deux profondeur,

mais en essoufflement (60L/min.)

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Pressions partielles – Dalton

• De quoi est constitué l’air?

• Les constituants de l’air ont-ils tous le même rôle et les mêmes effets sur l’organisme?

• Lorsque des gaz sont mélangés, quelle est la pression du mélange?

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Pressions partielles

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Pressions partielles – Dalton

• La pression totale exercée par un mélange de gaz est égale à la somme des pressions partielles des constituants

• La pression partielle d'un gaz est la pression qu’aurait le gaz s’il occupait seul tout le volume

• Pmélange = Pp1 + Pp2

• Ppi = Pmélange x %i

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Pressions partielles – Dalton

• Sachant que l’azote est toxique à partir d’une Pp de 6 bars, quelle profondeur ne pas dépasser?

• A partir de quelle Pp l’oxygène est-il toxique sachant qu’il ne faut pas dépasser 30 mètres avec un mélange constitué de 40% d’oxygène?

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Dissolution des gaz dans les liquides – Henry

• Vous avez tous entendu parler de décompression. Vous avez tous fait des paliers. Qui peut expliquer à quoi ça sert?

• Les paliers dépendent de la profondeur atteinte, mais aussi du temps passé à cette profondeur. Pourquoi?

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Dissolution des gaz dans les liquides – Henry

• 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.

• Saturation: état d’équilibre: il y a autant de gaz qui se dissout dans le liquide que de gaz qui s’échappe du liquide. Lorsque la pression change, il faut un certain temps avant de retrouver l’équilibre

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Dissolution des gaz dans les liquides – Henry

• Sous-saturation: il y a plus de gaz qui se dissout dans le liquide que de gaz qui s’en échappe

• Sur-saturation: il y a plus de gaz qui s’échappe du liquide que de gaz qui se dissout

• Sur-saturation critique: il y a tant de gaz qui s’échappe que des bulles se forment: c’est ce qui se produit lorsqu’on ouvre une bouteille d’eau gazeuse.

Jean-Baptiste Nizet – Mars 2009

Dissolution des gaz dans les liquides – Henry