Les corps solides et les liquides sont pratiquement incompressibles. Par contre les gaz sont aisément compressible
La loi de Boyle Mariotte décrit les effets de la pression sur les gaz. En effet, les gaz sont compressibles et en plongée ils se compriment à la descente (la pression augmentant) et se dilatent à la remontée (la pression diminuant).  | Mise en évidence |
En faisant varier le volume d air à l intérieur d une seringue, on observe :
- à pression ambiante, on lit 1 bar sur le manomètre
- en diminuant de moitié le volume d air, la pression double
- avec 1 quart du volume d air, la pression quadruple
--> la pression est inversement proportionnelle au volume d'air |
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| | Enoncé de la loi Boyle-Mariotte | A température constante, le volume d'une masse gazeuse est inversement proportionnel à la pression qu'il subit.
On peut aussi écrire :
- Ou P1 x V1 = P2 x V2 = P3 x V3 = constante
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| | Faites bouger le curseur à l'aide de la souris
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| Conséquences en plongée |
Les conséquences de la loi de Boyle-Mariotte en plongée sont nombreuses :
Accidents barotraumatiques:
La compression ou la décompression de l'air dans l'organisme peut entraîner des accidents.
Effets sur la consommation d'air:
La pression augmentant avec la profondeur, la consommation d'air du plongeur va suivre la même progression, elle va augmenter avec la profondeur.
Par exemple, un plongeur qui consomme 20l par minutes en surface, à 20 m sa consommation sera de 60l par minutes. La durée de plongée sera d'autant plus courte que la plongée sera profonde.
Effets sur l'équipement:
Utilisation du gilet stabilisateur, compression de la combinaison et donc effet sur le poids apparent du plongeur.
L'écrasement de la combinaison provoquant une diminution de volume donc une diminution de la poussée d'Archimède est compensé par le gonflage du gilet qui a l'effet inverse. |
| Quelques petits calculs | Rappels
Pabs. => Pression absolue
Patm. -=> Pression atmosphérique
Phyd. => Pression hydrostatique
- Soit un ballon de 30 litres en surface, à une profondeur de 20 mètres quel est son volume ?
- A la surface on a P1 = Patm. = 1 bar.
- A 20 mètres on a P2 = Patm. + Phyd. = 1 + 2 = 3 bars.
D'après Mariotte on peut écrire:
P1.V1 = P2.V2 d'où V2 = P1.V1 / P2 = 1 * 30 / 3 = 10 litres.
Quel est son volume à 40 mètres ?
A 40 mètres Pabs = Patm + Phyd. = 1 + 4 = 5 bars
D'où V2 = 1 * 30 / 5 = 6 litres.
- On a un volume pulmonaire de 5 litres. A 30 mètres, si l'on bloque sa respiration poumons pleins et que l'on remonte, quel est le volume pulmonaire en surface ?
Pression dans les poumons en surface
P1 = Patm. = 1 bar.
Pression dans les poumons à 30 mètres
P2 = Patm. + Phyd. = 1 + 3 = 4 bars.
On a P1.V1 = P2.V2 d'où V1 = 4 * 5 / 1 = 20 litres (Pas très bon tout ça...)
- Calcul d'autonomie:
On dispose d'un bloc de 12 litres gonflé à 200 bars, à une profondeur de 20 mètres en consommant 20 litres
par minute en combien de temps est-on sur réserve ?
On sera sur réserve après avoir consommé 150 bars de pression, ce qui représente un volume de 150 * 12 =
1800 litres.
A 20 mètres, soit 3 bars, on a V2 = 150 * 12 / 3 = 600 litres.
En consommant 20 l / min, la réserve sera atteinte en 600 / 20 = 30 min.
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|  | |  | | Robert Boyle |  | Robert Boyle est né le 25 janvier 1627, à Lismore Castle, dans le comté de Waterford, en Irlande.Dès l'âge de huit ans, on l'envoie étudier au "Eaton College" situé à Windsor, en Angleterre. De douze à dix-sept ans (1639 à 1644), il continue ses études avec un professeur privé.
C'est durant cette période qu'il se rend en Suisse (où il séjournera le plus longtemps), en France et en Italie. Les matières qu'il doit étudier sont, entre autres, la philosophie, les mathématiques, la physique ainsi que d'autres disciplines concernant le milieu naturel.
Pour ses découvertes, il expérimente dans plusieurs domaines. On lui doit d'ailleurs d'avoir contribué à rendre la science "plus rigoureuse", car c'est grâce à lui que l'expérimentation occupe maintenant une telle importance dans le domaine de la science. Pour lui, le plus important n'est pas de conclure des théories, mais bien d' expérimenter et de recueillir de l'information.
En 1662, il arrive à découvrir la loi sur les gaz parfaits, loi qui sera redécouverte quelques années plus tard par le scientifique Edme Mariotte et que l'on nommera "loi de Boyle-Mariotte".
Le 30 décembre 1691, Boyle meurt à Londres alors qu'il est âgé de 64 ans. On dit de lui qu'il a été le "père de la chimie anglaise". On lui doit en effet de nombreuses découvertes, de nombreuses expériences et de nombreuses théories qui serviront de bases, seront étudiées, reprises et modifiées au cours des générations de savants et de scientifiques qui vont suivre ce physicien-chimiste-philosophe irlandais que fut Robert Boyle. |
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| | | | Edme Mariotte (1620-1684) |  | Physicien français à l'origine de la loi de compressibilité des gaz portant son nom.
Edme Mariotte fut l'un des pionniers de la physique expérimentale en France et, avec Newton, l'une des grandes figures de la physique européenne. Ses travaux témoignent d'une grande originalité et d'une grande diversité.
En 1660, il entreprit des recherches sur les déformations élastiques des solides et en énonça une loi. En 1676, il établit également la loi de compressibilité des gaz qui porte son nom et la formula dans son traité.
De la nature de l'air: à température constante, le volume d'un gaz varie à l'inverse de la pression.
Il étudia également l'optique, l'hydrodynamique, la mécanique des fluides, comme en témoignent ses nombreux écrits sur la vision, les couleurs, les prévisions du temps, les mouvements fluides, le choc des corps. En 1666, il fut nommé membre de l'Académie des sciences. |
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