Physique N4

Sommaire Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique

Pression (rappel) DaN Bar Cm2 Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique Pression (rappel) La pression est la résultante des chocs moléculaires. Elle augmente avec le nombre de molécules dans un même volume Elle augmente aussi avec l'agitation des molécules (qui correspond à la température) DaN Cm2 Bar La pression subie par le plongeur est :

Pression atmosphérique : Unité légale l’hectopascal. Au niveau de la mer 1013hpa = 1013mbar = … on arrondit à 1bar Elle est due au poids de l’air… Elle diminue donc avec l’augmentation de l’altitude Pour les calculs d’examen on admet que la diminution est de 0,1bar tous les 1000m A 3000m Patm=0,7bar Pression hydrostatique : Due au poids de la colonne d’eau PHydro(bar)= Prof(m)/10 A 40m PHydro = 4 bars Application au détendeur : La pression qui s’exerce sur S1 est la même que celle qui s’exerce sur S2

La flottabilité Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique La flottabilité La poussée d’Archimède c’est quoi ? Poids Apparent = poids réel + poussée d’Archimède (négative) Poids = Masse ? Masse volumique et densité : Masse vol de l’eau = 1kg/litre Densité eau de mer = Densité du plomb = 11.3 Applications à la plongée et au guide de palanquée : Soigne son lestage. Vérifie, conseille, à un regard critique sur le lestage de ses plongeurs. Calculs de levage (exam) …

Variation de volume (Mariotte) Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique Variation de volume (Mariotte) Applications à la plongée : Les variations de volumes sont d’autant plus importante que le plongeur est proche de la surface. En tant que guide de palanquée : Prévenir, surveiller, réagir, … Pour soi : Vigilance pdt les exercices techniques A température constante, le volume occupé par un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il subit. PxV = Constante P1V1=P2V2 Prof PAbs Volume Surf 1 6 10m 2 3 20 30m 4 1.5 40m 5 1.2 Expérience du tuyau

3.1. Influence de la température : Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique 3.1. Influence de la température : A volume constant … … la température d’un gaz est proportionnelle à la pression qu’il subit. Vous avez déjà constaté que la compression d’un gaz s’accompagne d’une augmentation de la température et que la détente s’accompagne d’une baisse de la température. Généralisons la loi de Mariotte : T représente la température absolue en Kelvin.

3.2. Applications Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique 3.2. Applications Le levage : A la fin d’une plongée à 40m on souhaite relever l’ancre du bateau (volume 10dcm3 densité 3,5) à l’aide d’un parachute de 40L max. Il reste au guide de palanquée 55 bars dans son bi 2*10L. Il ne veut pas utiliser plus de 5bars, combien d’air peut-il mettre dans le parachute ? Est-ce que l’ancre peut monter ? Le plongeur a l’idée d’utiliser un bout entre l’ancre et le parachute. Quelle doit être la longueur du bout pour que le parachute remonte seul ? Le gonflage : Vous désirez gonfler un bi de 210 L, sachant qu’il reste 30 bars dans le bi. Vous disposez de deux bouteilles tampons de 40 L chacune, gonflée à 200 bars. Au préalable à tout calcul, vous semble-t-il possible de gonfler le bloc à exactement 200 bars ? Le bloc est mis en équilibre avec les deux tampons en même temps. Quelle est la pression finale dans le bloc ? Le bloc est mis en équilibre avec les deux tampons l’un après l’autre. Quelle est la pression dans le bloc lors du premier équilibre ? Quelle est la pression dans le bloc lors du second équilibre ? Quelle est la méthode optimale de gonflage ?

Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique La température : Après le gonflage de votre bouteille de plongée à 200 bars (pression absolue), la température du bloc est de 37° C. Avant de plonger, la température du bloc est passée à 13° Quelle est la nouvelle pression absolue de votre bouteille ? La consommation : Vous devez traiter un plongeur victime d’un accident de décompression. Votre bouteille d’O2 d’un volume de 6 l est gonflée à 170 bar. Vous estimez votre temps de route à 1 h 25 pour arriver au port où attendent les secours. Sur quelle valeur réglerez vous votre débit si vous désirez ne pas interrompre l’apport d’oxygène à l’accidenté durant le retour ?

Pressions partielles (Dalton) Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique Pressions partielles (Dalton) La pression totale d’un mélange gazeux se répartie en proportion de chacun des gaz qui le compose. Exemple dans l’air (21%O2 et 79 N2) 21% de la pression totale est exercée par l’oxygène et 79% par l’azote. La pression exercée par chacun de ces gaz s’appelle la pression partielle (Pp)

4.1. Application à l’air et au Nitrox 4.1.1. Cas de l’oxygène Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique 4.1. Application à l’air et au Nitrox 4.1.1. Cas de l’oxygène PpO2 =Pabs x %O2 Pabs = PpO2 / %O2 Pabs = 1.6 / 0.4 Pabs = 4 bars soit 30m

Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique 4.1.2. Cas de l’azote ? Notion de profondeur équivalente (Cas de la décompression) Prenons une plongée à 30m et l’utilisation d’un Nitrox 40/60. On souhaite calculer sa décompression avec des tables à l’air. Il faut donc savoir à quelle profondeur cela correspondrait si nous respirions de l’air. Toxicité de l’azote (Narcose) 30m (4bars) PpN2 = Pabs * % N PpN2 (nitrox) = 4x0.6 = 2.4 bars On cherche maintenant la profondeur à laquelle en respirant de l’air la PpN2 est de 2,4bars. PpN2 = Pabs (air) x % N2 (air) Pabs (air) = PpN2 / % N2 (air) Pabs (air) = 2.4 / 0.8 = 3 bars (20m)

Optique et acoustique 5.1. Optique Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique Optique et acoustique 5.1. Optique Applications : Les plongée en fin de journée sont déconseillées… Un guide de palanquée apporte de la lumière. … Il y a donc grossissement (d’un facteur 4/3 ) Les objets paraissent rapproché (facteur ¾)

Pression (rappels) Flottabilité (Archimède) Compressibilité des gaz (Mariotte) Pressions partielles (Dalton) Optique acoustique 5.2. Acoustique La vitesse de propagation d’un son dépend de la densité du milieu : Dans l’air environ 330 m/s Dans l’eau environ 1500 m/s Dans l’eau 4.5 fois plus rapide que dans l’air Conséquences : La localisation des son dans l’eau impossible. Tour d’horizon Application : Vous percevez le son d’une explosion …