Quelques formules bien utiles

Loi d’ Archimède

Ce principe dit que:

Tout corps partiellement ou totalement immergé dans un fluide subit des forces de pression. Ces forces de pression sont équivalentes à une force unique appelée poussée. Cette poussée est verticale et dirigée de bas en haut, son intensité est égale au poids du fluide déplacé .

Le poids d’un corps immergé dans un fluide est inférieur à son poids réel .On parle alors du poids apparent du corps.

Exemple: On immerge 1 mètre-cube de fer (densité 7,8) sont poids est de 7800 Kg

Ce mètre-cube de fer déplace 1 mètre-cube d’eau dont le poids vaut 1000Kg densité de l’eau à 4° =1)

Ce cube de fer va couler car sa force de gravité est supérieure à la pression qu’il reçoit, son poids apparent sera de 7800 kg – 1000 kg = 6800 kg

Loi de Mariotte

A température constante, le volume d’un gaz varie à l’inverse de la pression. On peut dire aussi que pour une quantité donnée d’un gaz, le produit de sa pression (P) par son volume (V) est constant à température constante

P x V = constante

exemple : un volume de gaz de 20 litres au niveau de la mer est à la pression atmosphérique de 1 bar:

constante P1 x V1 = 20 x 1 = 20

Ce volume de gaz est immergé à 30 mètres de profondeur , il va recevoir une pression de 4 bars son volume va diminuer (compressibilité des gaz) et fera 5 litres. Ces nouvelles données permettent de vérifier la constante:

P2 x V2 = 5 x 4 = 20

P1 x V1 = P2 x V2

Loi de Henry

Cette loi concerne la solubilité des gaz dans les liquides. A température donnée et à saturation, la solubilité (la quantité) d’un gaz dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle du gaz qui s’exerce à la surface de ce liquide.

Si on augmente la pression d’un gaz à la surface de ce liquide , des molécules de gaz passeront dans ce liquide jusqu’à un nouvel état de saturation. Si on vient à diminuer la pression à la surface de ce liquide on dira que cette solution est sursaturée, des molécules de gaz s’échapperont de ce liquide pour tendre vers un nouvel état d’équilibre.

Si cette inversion de pression se fait brutalement des bulles importantes de gaz s’observent dans cette solution ( penser à l’ouverture d’une bouteille de champagne…

Loi de Dalton

Dans un mélange de gaz , la pression totale (absolue) est la somme des pressions partielles des gaz qui constituent ce mélange.

Par exemple, la pression atmosphérique est la somme des pressions partielles des composants de l’atmosphère et de l’air que nous respirons: essentiellement 78% d’azote (N) + 21% d’oxygène (O) +1% de gaz rares (argon, xénon, hélium, néon, radon)

On peut déduire que à une pression atmosphérique de 1000 mbar ,l’azote est à une pression de 780 mbar, et l’oxygène à une pression de 210 mbar.

Autre aspect de la loi de Dalton:

Dans un mélange gazeux, la pression partielle d’un gaz constituant ce mélange est la pression qu’il exercerait s’il occupait seul le volume offert à ce mélange gazeux.

Ces lois sont très importantes car il ne faut pas oublier que certains gaz deviennent toxiques à une pression donnée

L’oxygène est toxique à 1,6 bar . Cette toxicité va se rencontrer aux alentours de 70 mètres de profondeur. La pression absolue étant de 8 bars , la pression partielle de l’oxygène est de :

Pp gaz = Pourcentage de ce gaz dans un mélange gazeux x P absolue

21% oxygène x 8 bar =1,68 bar = HYPEROXIE