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PHYSIQUE N4 Strasbourg - décembre 2007

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PHYSIQUE N4 Strasbourg - décembre 2007. Katy LAMBINET Michaël MORIN. PHYSIQUE N4 LOI DE DALTON SATURATION - DESATURATION OPTIQUE ACOUSTIQUE. DALTON. John Dalton ( 6 septembre 1766 – 27 juillet 1844 ). DALTON. 1. La loi de Dalton Rappel : composition de l’air Azote (N2) : 79,03 %

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slide1

PHYSIQUE N4Strasbourg - décembre 2007

Katy LAMBINET

Michaël MORIN

slide2

PHYSIQUE N4

  • LOI DE DALTON
  • SATURATION - DESATURATION
  • OPTIQUE
  • ACOUSTIQUE

DALTON

John Dalton ( 6 septembre 1766 – 27 juillet 1844 )

dalton
DALTON
  • 1. La loi de Dalton

Rappel : composition de l’air

Azote (N2) : 79,03 %

Oxygène (O2) : 20,93 %

Gaz rare : 0,01 %

Dioxyde de carbone (CO2) : 0,03%

On simplifiera en prenant : N2 : 80 %

O2 : 20 %

dalton1
DALTON
  • ENONCE de la loi de Dalton :

A température donnée, la pression d’un mélange gazeux est égale à la somme des pressions qu’aurait chacun des gaz s’il occupait seul le volume total

dalton2
DALTON

Pabs = Pp gaz1 + Pp gaz2 + Pp gaz3 +…

Pp d’un gaz = Pabs x % de ce gaz

dalton3
DALTON
  • 2. La toxicité des gaz au cours de la plongée

Pour l’oxygène : PpO2 max = 1,6 b

Pour l’azote : PpN2 max = 5,6 b

La plongée à l’air est limitée à 60 m, qu’est ce qui a motivé ce choix ?

dalton4
DALTON

REPONSE :

A 60m, Pabs = 7b % N2 = 80% % O2 = 20%

Utilisons la formule: Pp gaz = Pabs x %gaz

Pour l’oxygène : Pp O2 = 7 x 0,2 = 1,4b < PpO2 max

Pour l’azote : PpN2 = 7 x 0.8 = 5,6b soit la PpN2 max

C’est donc l’azote le facteur limitant

dalton5
DALTON
  • 3. La narcose

Les plongeurs les plus sensibles à la narcose, le sont dès 30 m, quelle est la PpN2 correspondante ?

dalton6
DALTON

A 30 m, Pabs = 4b

PpN2 = 4 x 0.8 = 3,2 b

dalton7
DALTON
  • 4. Le Nitrox

4.1. Définition : le nitrox est un mélange O2 - N2 où le taux d’ O2 est supérieur à 21%

4.2. La PMU (Profondeur Maximale d’Utilisation) 

En utilisant un nitrox 30-70 (30% d’ O2), quelle est la profondeur à ne pas dépasser ou PMU?

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DALTON

REPONSE :

On sait que Pp gaz = Pabs x %gaz

Donc Pabs = Pp gaz / % gaz

Pabs = 1,6 / 0,3 = 5,33

Soit une PMU de 43 m

dalton9
DALTON
  • 4.3. La PEA (Profondeur Equivalente Air) ou comment plonger au Nitrox avec des tables MN 90 ?

Soit une plongée Nitrox (30-70) à 30m

Quelle est la PpN2 ?

dalton10
DALTON

REPONSE :

Pp N2 = Pabs réelle x % N2 nitrox

Pp N2 = 4 x 0,7 = 2,8b

A quelle Pabs, à l’air (Pabs fictive) a-t-on une telle PpN2 ?

dalton11
DALTON

Pabs fictive = Pp N2 / % N2 air

Or on sait que Pp N2 = Pabs réelle x % N2 nitrox

Par conséquent

Pabs fictive = (Pabs réelle x % N2 nitrox) / % N2 air

Dans notre exemple, Pabs fictive = (4 x 0,7) / 0.8 = 3,5 b

De la Pabs fictive on en déduira la PAE qui permettra de rentrer dans les tables MN 90

Soit une PEA de 25 m

Remarque : Pabs fictive < Pabs réelle

dalton12
DALTON
  • 4.4. Exercice :

Une palanquée plonge au Nitrox 40-60 à 25 m

1. Quelle sera la PMU ?

2. Déterminer la PAE

dalton13
DALTON

REPONSES :

A 25m, Pabs réelle = 3,5b % N2 = 60% % O2 = 40% PpO2 max = 1,6 b

1. Quelle sera la PMU ?

Pabs = Pp gaz / % gaz

Pabs = 1,6 / 0,4 = 4

Soit une PMU de 30m

2. Déterminer la PAE

Pabs fictive = (Pabs réelle x % N2 nitrox) / % N2 air

Pabs fictive = (3,5 x 0,6) / 0.8 = 2,6b soit 16m

L’entrée dans la table se fera à 20m

slide17

PHYSIQUE N4

  • LOI DE DALTON
  • SATURATION DESATURATION
  • OPTIQUE
  • ACOUSTIQUE

SATURATION - DESATURATION

William Henry ( 12 décembre 1775 - 2 septembre 1836 )

saturation desaturation
SATURATION - DESATURATION
  • 1. HISTORIQUE

1861 .BUCQUOY : il existe du gaz dissous dans le sang et lorsque la pression diminue, il se forme des bulles.

1878. Paul BERT : seul l’azote est concerné

1907. HALDANE : il établit les premières procédures de décompression.

saturation desaturation1
SATURATION - DESATURATION
  • 2. LES ELEMENTS DE CALCUL DE TABLES

2.1. La loi de Henry

A température donnée et lorsque la saturation est atteinte, la quantité de gaz dissoute dans un liquide est proportionnelle à la pression exercée par ce gaz à la surface du liquide.

saturation desaturation2
SATURATION - DESATURATION

L’état de saturation

Si la pression et la température restent constantes, la quantité de gaz absorbée par ce liquide atteint un état d’équilibre : c’est la saturation.

La saturation dépend de - la température

- l’agitation

- la nature du gaz

- du contact entre les deux surfaces

saturation desaturation3
SATURATION - DESATURATION

L’état de sursaturation (phase d’élimination)

Si la pression exercée par un gaz à la surface du liquide diminue, le gaz s’échappe du liquide et reprend son état gazeux

L’état de sursaturation correspond à un état de déséquilibre

. L’état de sous saturation (phase de dissolution)

Que se passe-t-il au cours d’une plongée ?

saturation desaturation4
SATURATION - DESATURATION

2.2. Comment connaître sa TN2 ?

2.2.1. Le gradient

Définition : Le gradient (G) représente la différence entre la tension d’azote d’origine (To) et la tension d’azote finale (Tf) à saturation

G = Tf - To

Exemple : Je plonge 40 m jusqu’à saturation

Trouver : - To

- Tf

- G

saturation desaturation5
SATURATION - DESATURATION

REPONSE :

- To = 0,8 b

- Tf = 5 x 0,8 = 4 b

- G = (4 – 0,8) = 3,2 b

saturation desaturation6
SATURATION - DESATURATION

2.2.2.. La période

Définition : on appelle période, le temps nécessaire à la dissolution ou à l’évacuation de la moitié du gradient

saturation desaturation7
SATURATION - DESATURATION

2.2.4. Quelle durée donner à la période ? : La notion de compartiments

Haldane divise l’organisme en 5 compartiments de périodes différentes (5, 10, 20, 40 et 75 minutes)

saturation desaturation8
SATURATION - DESATURATION

TN2 = T0 + G x % saturation

ou

TN2 = T0 + (Tf - T0) x % saturation

saturation desaturation9
SATURATION - DESATURATION

2.3. Connaissant la TN2, comment effectuer la remontée ?

Coefficient de sursaturation critique = Sc = TN2 / Pabs

Chaque compartiment possède son Sc

A la remontée, ne jamais dépasser le Sc

saturation desaturation10
SATURATION - DESATURATION

2.4. Comment déterminer la profondeur d’un palier ?

Est-ce que je peux rejoindre la surface où Pabs =1 ?

Il faut donc que : TN2/Sc ≤ 1

Application

Reprendre les exemples 1 et 2 précédemment étudiés et déterminer les paliers éventuels ainsi que leur profondeur pour les compartiments 10 et 20 min.

saturation desaturation11
SATURATION - DESATURATION

REPONSE :

Exemple 1

C20TN2 = 2,4 b Sc = 2,04

Pabs = TN2 / Sc = 2,4 / 2,04 = 1,18 b

Prof = 1,18 m

Le palier s’effectuera à 3 m

C10 TN2 = 3,2 b Sc = 2,38

Pabs = 3,2 / 2,38 = 1,35

Prof = 3,5 m

Le palier s’effectuera à 6 m

C10 est le compartiment directeur

saturation desaturation12
SATURATION - DESATURATION

REPONSE :

Exemple 2

C20 TN2 = 1,8 b Sc = 2,04

Pabs = TN2 / Sc = 1,8 / 2,04 = 0,88 ≤ 1

Pas de palier

C10TN2 = 2,3 b Sc = 2,38

Pabs = 2,3 / 2,38 = 0,97 ≤ 1

Pas de palier

slide31

PHYSIQUE N4

  • LOI DE DALTON
  • SATURATION DESATURATION
  • OPTIQUE
  • ACOUSTIQUE

OPTIQUE

optique
OPTIQUE
  • La vision dans l’eau

Conséquences:- ça rapproche:

Distance apparente = 3/4 x Distance réelle.

- ça grossit:

Taille imaginaire = 4/3 x Taille réelle.

optique1
OPTIQUE

L'eau absorbe sélectivement les différentes couleurs.

Disparition des couleurs:

- le rouge

- l'orangé

- le jaune

- le violet

- le vert

- le bleu.

optique2
OPTIQUE

Exercice

Je vois à 2,4 m de moi un superbe Silure d'environ 1.2 m.

Question: Quelle est sa taille réelle ? Quelle est la distance réelle ?

optique3
OPTIQUE

REPONSES:

Taille imaginaire = 4/3 x Taille réelle.

Taille réelle = ¾ x Taille imaginaire

= ¾ x 1,2 = 0,9 m

Distance apparente = 3/4 x Distance réelle Distance réelle = 4/3 x Distance apparente

= 4/3 x 2,4 = 3,2 m

slide36

PHYSIQUE N4

  • LOI DE DALTON
  • SATURATION DESATURATION
  • OPTIQUE
  • ACOUSTIQUE

ACOUSTIQUE

acoustique
ACOUSTIQUE
  • La vitesse de propagation du son est de :

- 330 m /s dans l’air - 1500 m /s dans l’eau

acoustique1
ACOUSTIQUE
  • Exercice 1

Une explosion a lieu en surface à 4500m du bateau.

Combien de temps le son mettra-t-il pour atteindre :

- les plongeurs au palier ?

- les personnes présentes sur le bateau ?

acoustique2
ACOUSTIQUE

REPONSES:

  • les plongeurs au palier 

Vitesse du son = 1500 m /s distance = 4500m

V = d/t

t = d / V = 4500 /1500 = 3 s

- les personnes présentes sur le bateau

Vitesse du son = 330 m /s distance = 4500m

V = d/t

t = d / V = 4500 /330 = 13,6 s

acoustique3
ACOUSTIQUE
  • Exercice 2

Des plongeurs entendent une explosion sous-marine, 5 secondes après qu’elle ait eu lieu.

A quelle distance de l’explosion sont-ils situés ?

acoustique4
ACOUSTIQUE

REPONSE

t = 5 s Vitesse du son = 1500 m /s

V = d /t

d = V x t

d = 1500 x 5 = 7500 m