LA LOI DE HENRY (dissolution des gaz dans les liquides) :

 

1. Introduction

Ce cours (intéresse le plongeur car il) présente la loi sur la dissolution des gaz dans les liquides, une loi qui a des conséquences importantes pour nous car elle explique tous les accidents biochimiques qui ont pour propriété commune la présence de différents gaz dans l’organisme. Ces gaz ne sont pas arrivés dans le sang puis dans d’autres tissus par hasard. Ils étaient présents dans l’air que le plongeur a respiré. Il existe donc un mécanisme qui permet aux gaz de passer dans le sang. Cette connaissance nous permettra aussi de déterminer à tout moment la quantité d’azote dissous dans nos tissus et donc de créer de tables de plongées.

 

2. Mise en évidence

Prenons une enceinte close dont la pression ambiante est de 1 bar, contenant une balance très précise, une cuve remplie d’eau et des poids. Réalisons l’équilibre de la balance :

Portons la pression ambiante de l’enceinte à 3 bars. Après un certain temps on observe que la balance n’est plus en équilibre. La cuve pleine d’eau est plus lourde. Il faut rajouter des poids pour rétablir l’équilibre. Portons la pression à 5 bars, nous observons le même phénomène. De plus, la quantité de poids qu’il faut rajouter est la même que pour passer de 1 à 3 bars.

Si nous ramenons la pression à 1 bar, la balance retrouve après un certain temps sa position initiale d ’équilibre. Il y a donc eu un échange entre le gaz et l’eau. La cuve est devenue « plus lourde » car l’eau à absorbé du gaz. Puisque nous pouvons revenir à l’état d’équilibre du début et que la variation de masse est proportionnelle à la variation de pression, il y a donc un lien direct entre la pression et la quantité de gaz dissous.

 

3. Définition

Certains corps ont comme propriété la possibilité d’en absorber d’autres. On parle alors de dissolution. Cette propriété dépend autant de la nature du corps soluble (air respiré) que de celle du solvant (corps humain), ainsi que de nombreux paramètres extérieurs provenant de l’environnement dans lequel à lieu le contact entre les deux corps.

C’est le physicien et chimiste anglais William Henry qui a défini la loi qui porte son nom en 1803. En voici la définition:

 

«A température donnée et à saturation,
la quantité de gaz dissous dans un liquide est proportionnelle
à la pression exercée par ce gaz sur le liquide».

 

Remarque : pour éviter toute confusion avec la pression qu’exerce le gaz en question à la surface du liquide, on utilise le terme de tension pour le gaz dissous. C’est une quantité de gaz, pas une pression. Les échanges à la surface du liquide se font dans les deux sens en permanence. C'est pour cela que nous parlons d’équilibre.

 

4. Qu’est-ce que la saturation?

L’être humain est composé de 70% d’eau. Il faut donc considérer nos tissus comme étant des liquides ayant des propriétés diverses. Un plongeur est dans l’un des trois états suivants:

La sursaturation critique est atteinte lorsque la pression du gaz libre diminue brutalement et les molécules de gaz dissoutes dans le liquide remonte rapidement vers la surface (boisson pétillante). Si la variation de pression est trop grande, des bulles peuvent se former en grand nombre dans le liquide (accident de décompression).

 

5. Facteurs influents

La quantité de gaz absorbé par le liquide, donc par le corps humain (70% de liquide), dépend de nombreux facteurs. En voici la liste avec un parallèle avec la plongée:

 

6. Démonstration par l’exemple

Pour bien comprendre l’action de tous ces facteurs sur notre organisme, nous allons faire une analogie avec les boissons gazeuses. Nous préférerons le Coca Cola ou la limonade au champagne car les gaz contenus dans celui-ci sont dus à une fermentation et non à l’adjonction de gaz carbonique sous pression. Le Coca Cola est fait de sirop mélangé à de l’eau et qui est ensuite mis sous pression.

Expliquez les phénomènes suivants en donnant le facteur principal:

 

7. Bilan

La dissolution augmente quand:

Facteurs Action Lien avec la plongée
Pression

ä

Quand la profondeur augmente
Température

æ

Quand la température du corps diminue (froid)
Durée d’exposition

ä

Durée de la plongée
Surface de contact

ä

Les alvéoles pulmonaires représentent 100m2 (facteur stable!)
Nature du gaz (solubilité)

ä

Solubilité plus grande pour l’azote que pour l’hélium (mélanges ternaires)
Agitation

ä

L’irrigation sanguine augmente (efforts)
Nature du liquide

N.a.

Cela dépend du tissu concerné (sang, muscles, lymphe, graisses, os...)

 

Auteur: Stéphane ROCHON