PHYSIQUE N4 Strasbourg - décembre 2007

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1 PHYSIQUE N4 Strasbourg - décembre 2007
Katy LAMBINET Michaël MORIN

2 DALTON PHYSIQUE N4 LOI DE DALTON Composition de l’air
SATURATION - DESATURATION OPTIQUE ACOUSTIQUE DALTON John Dalton ( 6 septembre 1766 – 27 juillet 1844 ) Composition de l’air Azote (N2) : ,03 % Oxygène (O2) : 20,93 % Gaz rare : 0,01 % Dioxyde de carbone (CO2) : 0,03% On simplifiera en prenant : N2 : 80 % O2 : 20 %

3 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 %

4 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

5 DALTON Pabs = Pp gaz1 + Pp gaz2 + Pp gaz3 +…
Pp d’un gaz = Pabs x % de ce gaz

6 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 ?

7 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

8 DALTON 3. La narcose Les plongeurs les plus sensibles à la narcose, le sont dès 30 m, quelle est la PpN2 correspondante ?

9 DALTON A 30 m, Pabs = 4b PpN2 = 4 x 0.8 = 3,2 b

10 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% d’ O2), quelle est la profondeur à ne pas dépasser ou PMU?

11 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

12 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 ?

13 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 ?

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

15 DALTON 4.4. Exercice : Une palanquée plonge au Nitrox 40-60 à 25 m
1. Quelle sera la PMU ? 2. Déterminer la PAE

16 DALTON REPONSES : 1. Quelle sera la PMU ? Pabs = Pp gaz / % gaz
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

17 SATURATION - DESATURATION
PHYSIQUE N4 LOI DE DALTON SATURATION DESATURATION OPTIQUE ACOUSTIQUE SATURATION - DESATURATION William Henry ( 12 décembre septembre 1836 )

18 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.

19 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.

20 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

21 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 ?

22 SATURATION - DESATURATION
2.2. Comment connaître sa TN2 ? 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

23 SATURATION - DESATURATION
REPONSE : - To = 0,8 b - Tf = 5 x 0,8 = 4 b - G = (4 – 0,8) = 3,2 b

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

25 SATURATION - DESATURATION
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)

26 SATURATION - DESATURATION
TN2 = T0 + G x % saturation ou TN2 = T0 + (Tf - T0) x % saturation

27 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

28 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.

29 SATURATION - DESATURATION
REPONSE : Exemple 1 C20 TN2 = 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

30 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 C10 TN2 = 2,3 b Sc = 2,38 Pabs = 2,3 / 2,38 = 0,97 ≤ 1

31 OPTIQUE PHYSIQUE N4 OPTIQUE LOI DE DALTON SATURATION DESATURATION
ACOUSTIQUE OPTIQUE

32 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.

33 OPTIQUE L'eau absorbe sélectivement les différentes couleurs.
Disparition des couleurs: - le rouge - l'orangé - le jaune - le violet - le vert - le bleu.

34 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 ?

35 OPTIQUE Taille imaginaire = 4/3 x Taille réelle.
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

36 ACOUSTIQUE PHYSIQUE N4 ACOUSTIQUE LOI DE DALTON
SATURATION DESATURATION OPTIQUE ACOUSTIQUE ACOUSTIQUE

37 ACOUSTIQUE La vitesse de propagation du son est de :
- 330 m /s dans l’air m /s dans l’eau

38 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 ?

39 ACOUSTIQUE Vitesse du son = 1500 m /s distance = 4500m 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 t = d / V = 4500 /330 = 13,6 s

40 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 ?

41 ACOUSTIQUE REPONSE t = 5 s Vitesse du son = 1500 m /s V = d /t
d = V x t d = 1500 x 5 = 7500 m