La plongée sous marine 3/3 : Les gaz se dissolvent dans les liquides
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Publié le 01/12/2010
Résumé

La plongée sous-marine permet également de traiter de manière captivante, un autre thème du programme de seconde, celui de la dissolution des gaz dans les liquides.

De toutes les contraintes que subit le plongeur, c’est sans doute la plus prégnante. Elle limite ses incursions en durée et en profondeur. Elle est à l’origine des « accidents de décompression ». Pour le plongeur, elle est une menace sournoise, présente à chaque instant de la remontée (mais également en surface après la plongée), que l’on ne sait pas encore maîtriser totalement.

Article rédigé par Pierre Letellier (Professeur Emérite à l’Université Pierre et Marie Curie -Paris- & moniteur BEES 2, plongée sous-marine) - Photos sous-marines Laurence Saulnier et Jérôme Clabé -, édité par Nicolas Lévy, responsable éditorial du site CultureSciences-Chimie.

 


1. Introduction

Le précédent article (La plongée sous marine 2/3 : une activité hyperbare) s’est attaché à proposer quelques situations, en plongée sous-marine, qui permettent d’illustrer, en classe de seconde, les variations de la valeur de la pression dans un fluide avec la profondeur. Elles sont très importantes et peuvent être à l’origine d’accidents pour le plongeur. Celui-ci respirant de l’air comprimé, la compressibilité des gaz a été également abordée en détaillant la différence entre « gaz parfait » et « gaz réel ».

 

La plongée sous-marine permet également de traiter de manière captivante, un autre thème du programme de seconde, celui de la dissolution des gaz dans les liquides.

De toutes les contraintes que subit le plongeur, c’est sans doute la plus prégnante. Elle limite ses incursions en durée et en profondeur. Elle est à l’origine des « accidents de décompression ». Pour le plongeur, elle est une menace sournoise, présente à chaque instant de la remontée (mais également en surface après la plongée), que l’on ne sait pas encore maîtriser totalement.

 

Figure 1. La menace la plus sournoise pour le plongeur est « l’accident de décompression », pas les requins.

La menace la plus sournoise pour le plongeur est « l’accident de décompression », pas les requins.

 

Sur le papier, écrire l’équilibre igaz = isolution est simple. La réalité est plus complexe, en particulier lorsque l’on considère le sens d’évolution du système qui conduit à la libération du gaz sous la forme de bulles. Cette transformation n’est pas forcément spontanée, ce dont le plongeur se réjouit. Nous allons voir pourquoi.

 

2. Un peu d'histoire

La plongée en scaphandre s’est essentiellement développée à partir de la découverte de la vulcanisation du caoutchouc par Goodyear en 1839. Avant cette date, il était pratiquement inenvisageable de fabriquer des tuyaux suffisamment étanches pour apporter l’air sous pression au casque du scaphandrier. On était également dans l’impossibilité de protéger efficacement le travailleur sous-marin du refroidissement dû aux échanges thermiques avec l’environnement.

L’invention du caoutchouc a révolutionné la plongée.

On a pu réaliser des tuyaux résistant à la pression et alimentant le scaphandrier jusqu’à plus de 60 m de profondeur, fabriquer des combinaisons sèches, (appelées « peaux de bouc ») dans lesquels le scaphandrier entrait vêtu de vêtements chauds, etc.

Un grand nombre de scaphandres ont été proposés à partir de 1850. Ceux inventés par deux français Rouquayrol et Denayrouze ont été décrits par Jule Verne dans son livre « Vingt mille lieues sous les mers ».

Dans l’ouvrage, « Le Trésor de Rakham le Rouge », dessiné par Hergé, Tintin explore les fonds sous-marins avec un matériel mis au point vers la fin du 19ème siècle, encore utilisé après la seconde guerre mondiale. Ainsi équipé, l’homme a pu travailler sous l’eau dans un certain confort (tout au moins, dans moins d’inconfort que précédemment).

Le travail sous-marin s’est donc développé dans différents secteurs d’activité : exploitation des épaves, travail dans les ports, ramassage des éponges, pêche au corail, aux coquillages, etc.

 

Figure 2. Epave de bateau en méditerranée.

Epave de bateau en méditerranée.

Mais il s’est avéré que cette activité n’était pas sans danger.

En effet, un grand nombre de scaphandriers ne sortaient pas indemnes de leur immersion. Beaucoup se plaignaient de fortes douleurs dans les articulations. Quelques uns remontaient paralysés. D’autres décédaient. Les moins atteints et les plus chanceux vieillissaient précocement.

Malgré toutes les précautions que l’on adoptait, une malédiction semblait accompagner la pratique de ce métier. L’origine du « mal des scaphandriers » était mystérieuse. C’est en 1878 que le physiologiste français Paul Bert propose une explication logique à ces accidents. Il les attribue au fait que, sous pression, les liquides du corps du plongeur dissolvent les gaz.

Nous voici revenu à notre sujet.

En enseignant ce thème aux élèves de seconde, ayons une pensée pour tous ces travailleurs sous-marins qui ont été atteints dans leurs corps, blessés, diminués dans leur vie par les conséquences méconnues à l’époque, de cette propriété.

 

3. dissolution des gaz dans les liquides

1. Présentation

A une température donnée, un gaz pur placé en présence d’un liquide, se dissout partiellement dans celui-ci jusqu’à ce que le système atteigne une situation d’équilibre.

Ce que l’on peut schématiser par la relation formelle : igaz = isolution

 

L’application des lois de la thermodynamique permet d’établir les conditions d’équilibre du système (annexe dans une quatrième partie). Expérimentalement, on constate que, pour des variations peu importantes de la pression, la concentration du gaz en solution varie linéairement avec celle-ci.

 

Figure 3. Expérimentalement, on constate que la concentration du gaz solubilisé augmente linéairement avec la pression.

Expérimentalement, on constate que la concentration du gaz solubilisé augmente linéairement avec la pression.

 

Toutefois, cette écriture masque la complexité du phénomène dans le sens de la transformation igaz ← isolution.

Dans certaines conditions, celle-ci peut ne pas être spontanée. Nous allons en discuter ci-dessous en prenant pour argument la plongée sous-marine.

 

2. La dissolution

La dissolution des gaz dans les liquides sous l’effet de la pression est un phénomène qui intéresse directement le plongeur, dès que celui-ci s’immerge.

 

3. Application au plongeur à la descente

Le plongeur respire de l’air comprimé, constitué de diazote et de dioxygène. Lorsque la pression augmente, ces gaz diffusent à travers la paroi alvéolaire des poumons et se dissolvent dans le sang. Ils vont ensuite se distribuer dans l’organisme du plongeur par la circulation sanguine. Selon leur nature, leur perfusion, les tissus physiologiques vont se « charger » en gaz pendant la durée de la plongée.

Pour simplifier notre propos, on supposera que le dioxygène est totalement métabolisé (consommé) par l’organisme.

Ce n’est pas le cas du diazote.

Au cours de l’immersion, celui-ci se distribue dans l’organisme du plongeur. L’équilibre de saturation n’est généralement pas atteint localement. On ne le suppose qu’au niveau de la paroi pulmonaire. Cependant la quantité de gaz mobilisé par le plongeur sera d’autant plus importante que la profondeur atteinte sera grande (pressions fortes) et que la durée d’immersion sera longue.

Il en résulte que pendant son immersion, le plongeur emmagasine du diazote.

 

Figure 4. Pendant l’immersion l’organisme du plongeur emmagasine du diazote.

Pendant l’immersion l’organisme du plongeur emmagasine du diazote.

 

Est-ce grave ?

Pas encore, mais le problème va apparaître à la remontée, au moment où la pression baisse. Le gaz solubilisé tentera de retrouver son aspect gazeux.

 

4. Le gaz dissous reprend sa forme gazeuse

Nous avons écrit que la dissolution d’un gaz dans un liquide était un phénomène équilibré dont les caractéristiques peuvent être formulées en recourant à la thermodynamique.

Si l’on s’en tient à l’écriture, igaz = isolution , une baisse de pression de l’environnement doit se traduire par un dégazage du système.

C’est l’évolution que l’on observe lorsque l’on débouche une bouteille de boisson gazeuse, comme par exemple du champagne. La remise à la pression ambiante, de la solution, au moment où on fait sauter le bouchon, conduit à l’apparition de bulles dans le verre.

Supposons une évolution de même nature pour le plongeur qui remonte : une bulle se forme dans le sang ou dans un tissu physiologique. Nous ne sommes pas en milieu ouvert, mais dans un réseau tissulaire complexe. La bulle ne se déplace pas librement. A l’endroit où elle se forme, elle est susceptible d’obstruer des conduits sanguins et d’entraver la circulation du sang jusqu’à la bloquer définitivement dans certaines parties du corps. Dans cette occurrence, les tissus placés en aval de l’obstacle dans le flux sanguin, ne sont plus alimentés en dioxygène.

 

Figure 5. La bulle de diazote formée au sein d’un tissu entrave la libre circulation du sang. C’est « l’accident de décompression »

La bulle de diazote formée au sein d’un tissu entrave la libre circulation du sang. C’est « l’accident de décompression »

 

Cette situation correspond à « l’accident de décompression » du plongeur qui se traduit par un certain nombre de troubles que l’on trouvera abondamment décrits dans les ouvrages de plongée.

C’est toujours une situation préoccupante qui demande une prise en charge immédiate. L’accidenté doit être évacué très rapidement, en respirant du dioxygène, dans un centre de médecine hyperbare où l’on va essayer d’éliminer la bulle ou tout au moins d’en réduire les effets.

Tout atermoiement est préjudiciable à l’avenir du plongeur.

En effet, l’organisme va réagir contre la présence du corps étranger dans le circuit sanguin par différents mécanismes de protection, comme par exemple, une agrégation plaquettaire à l’interface gaz/sang. On n’aura donc pas à éliminer par la suite simplement une bulle de gaz, mais un système consistant complexe. L’accident de décompression va évoluer vers la « maladie de décompression ».

Les tissus en aval de l’obstacle risquent de se nécroser avec des conséquences plus ou moins graves.

 

Figure 6. L’organisme réagit contre la présence du corps étranger. C’est la « maladie de décompression »

L’organisme réagit contre la présence du corps étranger. C’est la « maladie de décompression »

Selon la position de la masse gazeuse dans le corps, les troubles observés vont être différents (vertiges, paralysie, douleurs, etc.). Ceci explique la diversité de formes que peuvent prendre les accidents de décompression, ce qui avait été observé sur les premiers scaphandriers.

Malgré les immenses progrès de la médecine dans ce domaine, l’accident de décompression n’est jamais un événement banal.

Plutôt que de le soigner, il faut le prévenir.

Le problème est que l’on comprend mal, en écrivant simplement l’équilibre de solubilisation du gaz, comment on pourrait l’éviter, puisqu’apparemment, dès que l’on diminue la pression, le gaz forme des bulles.

En fait, cette transformation peut ne pas être spontanée.

La thermodynamique nous explique pourquoi. Elle nous donne également des pistes pour imaginer une décompression sécuritaire.

 

4. Les milieux hors d’équilibre peuvent ils être stables ?

1. La décompression

Il peut paraitre évident, lorsque l’on considère l’équilibre de solubilisation du gaz, que le fait de diminuer la pression conduit obligatoirement le gaz dissous à repasser sous sa forme gaz et créer des bulles. ( igaz ← isolution)

En fait cette opération n’est pas thermodynamiquement favorable, comme d’ailleurs toutes les évolutions qui font apparaître une nouvelle phase dans un système.

Pour comprendre ce qui se passe, il faut se placer dans une solution sursaturée en gaz.

Son retour à l’équilibre implique que quelques molécules de gaz en solution se rassemblent et forment un agrégat.

Pour que cet agrégat devienne une bulle, il faut créer une interface liquide-gaz. Or, cette opération implique la mise en jeu d’une énergie interfaciale dU = γ dA où U est l’énergie interne du système, γ la tension interfaciale et A l’aire de la bulle.

La conséquence est que pour évoluer, le système doit augmenter son énergie.

Or, toute évolution spontanée d’un système ne peut se faire qu’avec une diminution d’énergie.

Thermodynamiquement, le système ne peut donc pas évoluer vers la formation de la bulle. Il restera stable dans des conditions hors d’équilibre.

On peut donner une idée du profil d’énergie qu’exige cette évolution en traçant la courbe (calculée) Energie du système en fonction du rayon de l’agrégat. C’est une courbe qui présente un maximum pour un rayon critique rc.

 

Figure 7. Diagramme d’énergie schématisé montrant les variations d’énergie du système en fonction du rayon de l’agrégat.

Diagramme d’énergie schématisé montrant les variations d’énergie du système en fonction du rayon de l’agrégat.

Sur la partie ascendante, on se place dans le domaine des solutions sursaturées. Les agrégats ne sont pas stables. L’évolution spontanée correspond à une désagrégation des germes. La solution sursaturée n’évolue pas.

En revanche, si le rayon des agrégats dépasse la valeur rc, le système va évoluer vers la formation de bulles (partie descendante). L’énergie du système diminue lorsque le rayon des bulles augmente. L’évolution est spontanée. Il est important de remarquer que tout système qui commence à évoluer vers la formation de bulles le fera totalement.

En fait, ce phénomène est général et concerne toutes les évolutions qui conduisent à l’apparition d’une nouvelle phase dans un système.

Il est intéressant de signaler aux élèves quelques exemples de ces situations.

  • Liquides surchauffés : La température de l’eau peut être portée à une valeur très supérieure à 100°C, à la pression ambiante, sans pour cela observer de phénomène d’ébullition. On considère que la limite de température est de 173°C. Ce phénomène n’est pas une curiosité de laboratoire. Il peut s’observer sur les récipients d’eau chauffés au four à micro-ondes. La température de l’eau peut excéder largement 100°C et ne pas faire apparaître le phénomène d’ébullition. Le fait de bouger le liquide en sortant la tasse hors du four peut provoquer la transformation brusque de l’eau liquide en eau vapeur. Les risques de brûlures sont importants. Il ne faut jamais approcher son visage d’un liquide que l’on vient de chauffer au four à micro-ondes.

    Dans l’industrie, la transformation explosive de liquides surchauffés en vapeur a provoqué des accidents graves.

  • Les surfusions. Qui n’a pas mis de l’eau au congélateur dans une bouteille et l’a retirée toujours liquide ? Le liquide est en surfusion. Il en est ainsi de la surface des étangs qui ne gèlent pas en hiver alors que la température extérieure est très inférieure à 0°C. Dans tous ces cas, la moindre perturbation du système le fait évoluer. Le liquide gèle alors instantanément. On met également en évidence ce phénomène, aux travaux pratiques, lorsque l’on trace les courbes de refroidissement de liquides. Généralement la température du liquide descend en dessous de la température de solidification avant de remonter.

 

Bien que thermodynamiquement défavorable, on constate parfois que l’évolution de ces systèmes vers l’état d’équilibre se réalise.

Comment est ce possible ?

 

  • Lorsque les écarts à l’équilibre deviennent très importants. Statistiquement les agrégats qui se forment rassemblent de plus en plus de molécules. Certains vont atteindre la taille limite et franchir la barrière d’énergie. Les agrégats vont donc pouvoir évoluer en formant des bulles. Une fois que le système évolue, alors tout le gaz dissous en sursaturation va alimenter les bulles et les faire grossir. Lorsqu’un accident de décompression se déclare, il va à son terme

     

  • en faisant intervenir la surface du récipient !

    Pour conceptualiser cette évolution, on considère un agrégat sphérique de rayon r < rc au sein de la solution, il ne peut évoluer pour les raisons précédemment évoquées. On suppose ce même agrégat posé sur une surface plane. Pour une même masse, son rayon de courbure augmente. Il est susceptible de dépasser rc, auquel cas le système peut évoluer.

    On suppose maintenant que l’agrégat se dépose dans une anfractuosité de la surface, alors le rayon devient très grand et le système évolue.

     

    Figure 8. Pour une même masse, le rayon de l’agrégat augmente lorsqu’il est posé sur une surface, et devient très grand dans une anfractuosité.

    Pour une même masse, le rayon de l’agrégat augmente lorsqu’il est posé sur une surface, et devient très grand dans une anfractuosité.

    C’est donc la surface du récipient qui permet au système de progresser spontanément vers son état d’équilibre. Cette évolution sera facilitée par des surfaces altérées. Dans un liquide qui dégaze, comme du champagne, on observe que les bulles se forment sur les imperfections des parois de la coupe et sur les impuretés de la solution mais pas au sein du liquide [1].

    On fait dégazer une boisson gazeuse, comme du Schweppes en versant dans la solution du sucre en poudre. Les grains de sucre servent de sites de dégazage. L’opération de purification par recristallisation en chimie illustre également ce type d’évolution.

    Bien souvent les solutions sursaturées en soluté à purifier, ramenées à la température ambiante, ne « recristallisent » pas. Pour provoquer l’apparition des cristaux (création d’une phase), on gratte la surface du récipient avec une baguette de verre. On raye ainsi la paroi. Les cristaux apparaissent sur les imperfections créées à la surface du récipient. On peut également introduire dans la solution saturée, des cristaux de produit pur dont le rayon est évidemment supérieur à rc. La cristallisation va se réaliser sur ces germes.

La conclusion de cet ensemble de remarques est que l’on peut envisager, conceptuellement, une décompression pour le plongeur sans apparition et grossissement des bulles, dès lors que l’on se maintient dans un domaine où la dimension des agrégats gazeux reste inférieure à une taille critique.

Cela implique que lors de la remontée, il faut maintenir la sursaturation en deçà de certaines limites.

 

2. Les procédures de remontée : les paliers de décompression

Bien que Paul Bert ait découvert l’origine des accidents de plongée, la manière de les éviter n’a pas été immédiatement trouvée. A cette époque, on remontait les plongeurs lentement de manière linéaire à environ 1m par minute. Cette procédure ne permettait pas de supprimer les accidents.

 

La Marine anglaise, la Navy, a alors demandé en 1896 à un physiologiste J.S. Haldane d’établir des procédures de plongée sécuritaires pour remonter ses personnels.

Pour guider sa réflexion J.S. Haldane a adopté les hypothèses suivantes :

 

  • Pour éliminer le gaz le plongeur doit obligatoirement se placer dans une situation de déséquilibre. Pour cela, il doit remonter de manière significative, afin de créer les gradients de potentiels chimiques du diazote entre son organisme et l’air respiré. Comme dans le phénomène de diffusion, la vitesse d’élimination de l’organisme en diazote est supposée proportionnelle au gradient de potentiel chimique.

  • Il ne faut pas dépasser certains taux de sursaturation qui provoqueraient l’apparition des bulles. Cela implique que l’on ne retourne pas directement en surface. On interrompt la remontée et on attend, à des profondeurs fixées arbitrairement, que l’élimination du diazote se fasse partiellement et diminue l’importance des gradients. Ce sont les paliers de décompression. Ils sont traditionnellement étagés à des profondeurs de 3 en 3 m (soit dix pieds).

Après avoir testé les conséquences de ses hypothèses sur des animaux, dont des chèvres, et avoir modélisé leur comportement, Haldane a extrapolé ses résultats à l’homme. Il a ainsi établi des procédures de remontées pour les plongeurs sous la forme de « tables de plongée ». Publiées en 1907[2], elles ont été adoptées par la Navy et la Marine américaine.

Depuis, les procédures de remontée ont été peaufinées en fonction des connaissances physiologiques acquises, des accidents observés et des populations concernées. On dispose actuellement de plusieurs types de tables (Marine Nationale 90, Ministère du Travail 92, Bühlmann, etc . ) En France, chacun est libre de ses décompressions.

Actuellement, les procédures de remontées sont calculées par des ordinateurs sous-marins qui enregistrent en temps réel les paramètres de la plongée (durée, profondeur). Ces appareils mettent en jeu des algorithmes différents, selon les constructeurs. Il n’est pas rare, au sein d’une même palanquée (un même groupe de plongeurs), que les procédures données par les ordinateurs soient différentes.

Cela pose un problème de cohérence.

 

Figure 9. Plongeurs à deux paliers différents.

Plongeurs à deux paliers différents.

 

3. La plongée est elle un loisir sans risque ?

On ne parlera ici que des risques liés à la décompression.

Comme il a été dit le phénomène de genèse des bulles est éminemment incontrôlable dès lors que celui-ci dépend de plusieurs variables dont les valeurs ne peuvent être fixées : l’importance de la sursaturation, la nature des parois tissulaires, leur géométrie, etc. De plus, n’oublions pas que le plongeur n’est pas un système à l’équilibre.

Lorsque l’on parle du « plongeur », il faut se demander qui il est.

Figure 10. Les plongeurs ont des comportements différents selon leur morphologie, et selon les conditions de plongée.

Les plongeurs ont des comportements différents selon leur morphologie, et selon les conditions de plongée.

Cela peut être un homme, une femme, un jeune, un vieux, un grand, un petit, un maigre, un gras, etc. Chacune de ces personnes présente un comportement différent par rapport à la sursaturation du diazote et au dégazage. Et cela peut changer d’un jour à l’autre, d’un moment à l’autre, en fonction de sa fatigue, de son état de stress, des conditions de l’environnement, etc.

Il est illusoire de penser que l’on peut établir des procédures de remontée fiables pour tous les plongeurs à tous les moments.

Quelles que soient les procédures adoptées, les examens doppler montrent la présence de « bulles circulantes » pendant la phase d’élimination du diazote dans l’organisme du plongeur.

 

 

Figure 11. Les risques de la remontée : Les vieux plongeurs disaient « on paie à la sortie »

Les risques de la remontée : Les vieux plongeurs disaient « on paie à la sortie »

 

Plusieurs voies de réflexion peuvent cependant permettre de faire avancer le problème.

  • Une première est de réaliser des études statistiques sur une population donnée, et d’en déduire des règles comportementales pour celle-ci. Ainsi la Marine Nationale Française a établi des procédures de remontée pour ses personnels qui correspondent à une « population de plongeurs en activité dans la marine, dont les principales caractéristiques ont pu être établies, à partir des dossiers de 1095 plongeurs ayant passé en 1988 une visite médicale périodique, annuelle ou quadriennale :

    poids moyen 74,0 ± 8,0 kg // Taille moyenne 175,9 ± 5,7 cm // Age moyen 32,3± 6,1 ans..."

    A l’évidence, si l’on est une femme, que l’on a 55 ans, que l’on mesure 1, 60 m, que l’on pèse 50 kg, on n’appartient pas à cette population et on peut supposer que ces tables ne conviennent pas. La Fédération d’Etude et de Sports Sous-Marins (FFESSM) exige la connaissance de ces procédures pour les examens de plongée.

  • Une autre voie de réflexion est de considérer des profils suffisamment larges pour inclure l’ensemble de la population. C’est ce qu’essaient de réaliser la plupart des constructeurs d’ordinateurs de plongée. Mais il faut avoir bien conscience que l’on n’est jamais certain de faire partie de la population concernée, aussi large fût elle, et que de suivre les indications de l’ordinateur n’implique nullement que l’on n’aura pas d’accident.

    La remontée présente toujours un risque.

    On connaît un certain nombre de cas « d’accidents immérités » survenus à des personnes qui ont suivi strictement les procédures de décompression indiquées par leurs tables ou leur ordinateur.

  • Et puis il existe une autre voie, celle de la prudence qui consiste à se placer dans des conditions où la sursaturation en diazote est limitée et ne nécessite pas la réalisation de paliers pour remonter.

    Pour cela, il faut choisir de plonger peu profond et pour des durées raisonnables.

    C’est entre 0 et 20 m que, dans toutes les mers du monde, les fonds sont les plus riches, les plus jolis, la luminosité la plus grande, etc. Il faut privilégier le plaisir et non pas l’exploit. Plonger profond et longtemps ne doit pas être un objectif de la plongée.

 

Figure 12. C’est entre 0 et 20 m que, dans toutes les mers du monde, les fonds sont les plus riches et les plus jolis.

C’est entre 0 et 20 m que, dans toutes les mers du monde, les fonds sont les plus riches et les plus jolis.

 

Actuellement, l’emploi de mélanges respiratoires suroxygénés (les NITROX : mélange N2/O2 avec une teneur de O2 > 20 %) permet de diminuer la proportion de diazote dans le gaz respiré, donc de limiter la saturation en diazote.

Sans conteste, ils favorisent la sécurité des plongeurs. Toutefois, leur emploi nécessite quelques précautions.

Le dioxygène devient toxique pour une pression partielle supérieure à 1,6 bar[3]. Généralement on limite les mélanges à une teneur en dioxygène égale à 40 %, ce qui correspond à une profondeur limite d’utilisation égale à 30 m. A long terme la respiration de mélanges suroxygénés peut entrainer des désordres physiologiques dus à la création de radicaux. La durée d’exposition à ces mélanges est limitée, mais dépasse largement celle des immersions en plongée loisir.

Des mélanges à 75% en dioxygène, ou même du dioxygène pur sont parfois utilisés aux paliers de manière à appauvrir le gaz respiré en diazote et ainsi accélérer l’élimination de ce gaz.

 

 

5. Conclusion

Le sport, et la plongée sous-marine en particulier, constituent par la diversité des situations rencontrées un immense champ d’illustration pour nos cours de physique et de chimie.

Il en est de même d’ailleurs, de tous les faits expérimentaux du quotidien, l’évaporation de l’eau, la pluie, la buée, le détergent que l’on met dans la machine à laver, etc.

La plongée par sa magnificence exerce sur nos élèves et sur nous même un attrait particulier qui peut permettre de mieux appréhender nos enseignements.

 

Figure 13. Découvrir la physique et la chimie par la plongée sous-marine

Découvrir la physique et la chimie par la plongée sous-marine

 

Mais à mon sens, il ne faut pas se tromper dans nos objectifs.

Notre but n’est pas de faire aimer la plongée sous-marine, ou tel ou tel sport, mais de former les esprits de nos élèves par la physique et par la chimie. Cela implique, à un moment donné, que l’on formalise, que l’on écrive des équations, qu’on les comprenne et que l’on sache les utiliser.

Ceci étant dit, il est vrai que l’illustration peut permettre de sensibiliser l’élève à la discipline. H. Bouasse écrivait en 1924 « L’erreur des mathématiciens est de croire que l’on découvre grâce à des formules : on découvre avec des images, on organise avec des formules »[4]

Entretenons donc l’espoir que grâce aux images de ce document, nos élèves de seconde se passionneront pour la physique et la chimie et organiseront leur esprit.

 

Figure 14. Laurence Saulnier dont les images ont permis d’illustrer ce document.

Laurence Saulnier dont les images ont permis d’illustrer ce document.

 


[1] Liger-Belair, Nucléation, ascension et éclatement d’une bulle de champagne, EDP Sciences, ISBN 2-86883-982-7.

[2] Le document de J.S. Haldane a été récemment traduit en Français par A. Foret, « Prévention de la maladie de décompression »- Editions GAP 2008- ISBN : 978-2-7417-0376-1.

[3] Cette teneur maximum de dioxygène est celle fixée par le Ministère du Travail en France. Dans certaines écoles de plongée étrangères cette limite est ramenée à 1,4 bar.

[4] H.Bouasse, Capillarité, Paris, Librairie Delagrave, 1924, p XIII

 
 
 
 
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