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Dissolution d'un gaz dans un liquide

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1. Solubilité des gaz dans les liquides

Les gaz peuvent se dissoudre dans les liquides. Par exemple, quand on ouvre une bouteille de boisson gazeuse, il y a un dégagement de bulles qui prouve la présence de gaz dans la boisson.
La quantité maximale de gaz que l’on peut dissoudre dans un litre de liquide est la solubilité de ce gaz. La solution obtenue est alors saturée. Ainsi, à 20°C et sous une pression de 105 Pa, il est possible de dissoudre au maximum un litre de dioxyde de carbone gazeux dans un litre d’eau. On dit alors que la solubilité du dioxyde de carbone dans l’eau est de 1L par litre d’eau.

À l’ouverture de la bouteille, la pression du gaz à la surface du liquide diminue rapidement. Une partie du gaz dissous se dégage sous forme de bulles. En 1803, William Henry, physicien britannique, énonce une loi relative à la dissolution des gaz dans les liquides :

À température constante, la quantité maximale de gaz dissous dans un volume donné augmente avec la pression.

Ainsi, à 20°C et sous une pression de 2.105 Pa, il est possible de dissoudre au maximum non pas un litre mais deux litres de dioxyde de carbone par litre d’eau.

2. Effets physiologiques liés aux mélanges gazeux respirés

a. En plongée

La pression en surface est de 1 bar. La pression augmente avec la profondeur à raison de 1 bar tous les 10 mètres. L’azote de l’air (que le plongeur stocke puisque les cellules ne consomment pas d’oxygène) a tendance à se dissoudre dans le sang du plongeur : c’est l’ivresse des profondeurs.

Lorsque le plongeur remonte, la pression diminue et le diazote se dissout plus difficilement ce qui peut former des petites bulles dans le sang ou n’importe où dans l’organisme. Cette bulle, si elle est mal située (cœur, cerveau), peut avoir des conséquences fatales : c’est l’accident de décompression.

Pour éviter cela, il faut remonter lentement, de manière à laisser du temps au diazote pour passer des tissus au sang, puis du sang au poumon où il peut être expiré. On peut même être amené a marquer des pauses dans la remontée : ce sont des paliers de décompression.

b. En altitude

La pression atmosphérique diminue quand on s’élève en altitude. Il en résulte que le dioxygène se dissout moins dans le sang, ce qui entraine une diminution des performances sportives. En très haute altitude, un apport d’oxygène s’avère nécessaire.

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