On remarque que lorsqu'un gaz est mis en contact avec un liquide, une partie de ce gaz se dissout dans le liquide. Différents facteurs influencent le degré de cette dissolution, en particulier la température, la pression, le froid et le temps.
La loi de Henry régit tous les phénomènes de dissolution des gaz dans les liquides et les tissus vivants en fonction des conditions de température, pression, surface exposée, nature du gaz etc..
Les variations de pression étant très fortes en plongée, la loi de Henry est donc essentielle car elle permet de comprendre la procédure de décompression du plongeur ainsi que de déterminer les causes des accidents de décompression et autres accidents bio physiques.
 | Mise en évidence de la dissolution |
Prenons une balance placée dans une enceinte close dans laquelle la pression est de 1 bar.
Plaçons en équilibre sur cette balance un récipient contenant de l'eau et un poids.
Augmentons la pression au sein de l'enceinte à 3 bars.
On remarque au bout d'un certain temps que la balance n'est plus en équilibre : le récipient contenant l'eau est plus lourd que le poids. Ce déséquilibre est dû au gaz qui s'est dissout dans l'eau à cause de l'augmentation de la pression.
Si on redescend la pression de l'enceinte à 1 bar la balance se rééquilibre, l'échange gazeux se fait donc dans les 2 sens.
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| La Loi de HENRY |
A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression qu'exerce ce gaz sur le liquide.
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| | Les différents états de saturation |
La quantité de gaz dissoute dans le liquide est appelée la tension du gaz.
La sous saturation
État où la pression au-dessus du liquide est supérieure à la tension du gaz dissout. Des molécules de gaz passeront alors dans le liquide jusqu'à atteindre à nouveau la saturation.
État instable qui évolue vers la saturation: P > T
La saturation
État où la pression du gaz au-dessus du liquide est égale à la tension du gaz dissout. Les échanges entre un gaz et la surface d'un liquide se font en permanence, donc si les conditions extérieures restent stables, il s'établit entre la pression du gaz au dessus du liquide et la tension du gaz dans ce liquide un équilibre. On dit alors que le liquide est à saturation.
État stable qui n'évolue pas: P = T
La Sursaturation
État où la pression du gaz dissout est supérieure à la pression du gaz libre. Des molécules de gaz vont alors s'échapper du liquide jusqu'à retrouver l'état de saturation. Si la pression baisse rapidement, il peu se former dans le liquide des bulles.
État instable qui évolue vers la saturation: P < T
La Sursaturation critique
La différence entre la pression du gaz et la quantité de gaz dissout dans le liquide est trop importante. Non seulement le gaz dissout s'échappe du liquide, mais en plus , il se dégage sous forme de bulles au sein de ce liquide et ce sont ces bulles qui, entraînées dans la circulation sanguine vont provoquer les accidents de décompression.
La sursaturation est un état instable: P » T
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| Facteurs influents sur la dissolution |
La pression
Comme nous l'avons vu précédemment. C'est le facteur le plus important en plongée.
La pression dépend de la nature du gaz et du liquide
Selon les liquides et leur coefficient de solubilité, les gaz se dissolvent plus ou moins bien.
La quantité de gaz dissout dépend pour un même gaz, de la nature du liquide et pour un même liquide , de la nature du gaz.
- La nature du gaz: Pour la plongée à l'air, ce gaz est l'azote. Le coefficient de solubilité de l'azote est élevé ce qui explique la plongée aux mélanges qui tente à remplacer une portion de l'azote par un autre gaz dont la solubilité est plus faible.
- La nature du liquide: Le facteur et la vitesse de dissolution de l'azote est différent suivant le tissu organique : muscle, graisse... La quantité d'azote dissoute dans ces différents tissus sera donc différente.
La température
La quantité de gaz dissoute diminue lorsque la température augmente et inversement. En général la température de l'organisme est constante, cependant en cours de plongée elle peut descendre en cas de froid ce qui entraîne une augmentation de la quantité de gaz dissoute et donc peut poser problème.
La durée d'exposition
La dissolution n'est pas immédiate mais est directement liée à la durée de la plongée, ce qui a permis de réaliser la courbe de sécurité. Plus longue sera la durée, plus importante sera la quantité de gaz à se dissoudre, donc sa tension ==> courbe exponentielle
La surface d'échange
Plus la surface de contact entre un gaz et un liquide est grande, plus la dissolution sera rapide pour un même volume de gaz a dissoudre : c'est le phénomène de diffusion(Capacité d'un gaz à pénétrer à l'intérieur d'un milieu où sa concentration y est plus faible).
La surface de contact entre le liquide et le gaz. Ce facteur n'intervient pas dans le cas de la plongée car la surface des poumons est fixe. La surface d'échange se situe au niveau des alvéoles pulmonaires.
L'agitation
L'agitation du gaz augmente la dissolution des gaz. Cette agitation à lieu si un effort important est réalisé en cours de plongée.
La nature des tissus et leur période
- Les tissus :Afin d'étudier le mécanisme de dissolution de l'azote dans le corps humain, on fait appel à la notion de tissu ou compartiment. Le tissu ou compartiment est un liquide hypothétique censé représenter les propriétés moyennes des tissus anatomiques lors de la dissolution de l'azote dans le corps humain.
- La période d'un tissu : La période d'un tissu est le temps nécessaire à ce tissu pour absorber ou restituer la moitié de la quantité de gaz qu'il lui manque ou qu'il a en trop pour être à saturation.
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| Applications à la plongée |
La loi de Henry joue un rôle primordial en plongée car elle permet de déterminer la dissolution de l'azote dans l'organisme en fonction des paramètres cités ci-dessus, et plus particulièrement en fonction de la variation de pression et du temps.
Ainsi, à la pression atmosphérique, les liquides de notre organisme se trouvent dans un état de saturation vis à vis des gaz composant l'air contenu dans nos poumons.
Lors de la descente, vu que la pression augmente, les valeurs de saturation des gaz vont évoluer et donc les quantités de gaz dissous dans le sang augmentent. L'organisme consomme l'oxygène dissous mais l'azote, pour sa part reste dissous dans le sang.
Lors de la remontée, la pression diminue et donc l'organisme se retrouve en sur-saturation. A ce moment l'azote dissous dans les tissus va tendre à retourner à l'état gazeux. Il y a alors formation de micro bulles d'azote dans le sang au niveau des organes, ces bulles étant ensuite acheminées par le sang vers les poumons et éliminées par la respiration. Ainsi quand le plongeur respecte la vitesse de remontée adéquate et les paliers de décompression, l'azote est évacué, l'organisme retrouve l'état de saturation et la remontée peut se faire en toute sécurité.
A l'inverse, en cas de remontée rapide ou de non respect des paliers, la sur-saturation sera trop importante et les bulles ne pourront pas être éliminée par les poumons. Ces bulles seront alors acheminées vers les différents organes et, comme la pression baisse, leur taille augmente. Ces bulles, en obstruant les vaisseaux sanguins sont alors à l'origine des accidents de décompression.
Respecter scrupuleusement les tables de plongée ainsi que la vitesse de remontée.
Mise en évidence - Loi de Henry - Etats de saturation - Facteurs influents - Applications à la plongée
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|  | |  | | William Henry (1774 - 1836) |  | Physicien et chimiste anglais. En 1903, il énonce la loi sur la dissolution des gaz dans les liquides. Il a sa place dans la page des Lois physiques.
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