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La chimie et le sport
L’énergie du système va
également augmenter, ce qui
est contraire au sens d’une
évolution spontanée. Par
conséquent, ces entités vont
se désagréger pour diminuer
l’énergie du système. La solution sursaturée n’évoluera
pas. Elle ne pourrait le faire
que si le rayon des agrégats
atteignait le rayon critique r c
et le dépassait. On se placerait
alors du côté droit de la courbe
(r > r c ). Dans ces conditions, le
système peut évoluer spontanément en faisant apparaître
des bulles. On montre ainsi
que, tant que les agrégats se
situent dans un domaine où
leur rayon est inférieur au
rayon critique, ils n’évolueront
pas vers la formation de bulles.
D’une certaine manière, les
solutions sursaturées peuvent
être considérées comme
des systèmes relativement
stables (pour aller plus loin
sur les propriétés de ce type de
système, voir l’Encart : « Des
systèmes en sursaturation, en
surchauffe, en surfusion, … »).
Revenons au cas du plongeur :
la solution pour le remonter
sans accident de décompression, est de le maintenir dans
la partie gauche de la courbe
(Figure 23), avec des agrégats
de gaz, dans son organisme,
de taille inférieure à celle
des agrégats critiques. C’est
l’objet des procédures de
décompression…
4.3. L’invention des paliers
de décompression
Depuis les études de Paul
Bert en 1878, on connaissait l’origine des accidents
de plongée, mais on ne
savait pas de quelle manière
ramener les plongeurs à la
surface pour les éviter. Le
créer des bulles. C’est à
ce niveau que se pose un
problème énergétique car,
pour faire naitre une bulle, il
faut créer une interface gaz/
liquide ; et la création de
cette interface demande que
l’on apporte de l’énergie au
système. Or, on sait qu’un
système qui évolue spontanément ne peut le faire qu’avec
une diminution d’énergie ! On
constate donc que la création
de bulles au sein d’un liquide
est une opération thermodynamiquement
défavorable.
En théorie, elle ne peut donc
être spontanée. La création
de bulles dans un liquide
sursaturé ne devrait donc pas
pouvoir se faire.
On peut avoir une approche
différente du phénomène en
examinant la courbe d’énergie
calculée à partir du rayon
des agrégats. Elle présente
une forme de cloche avec
un maximum pour un rayon
critique r c (Figure 23). La partie
gauche (r < r c ) correspond au
domaine des solutions sursaturées. Imaginons que dans
cette situation le système
évolue. Les particules s’agrègent ce qui a pour conséquence de former des édifi ces
dont le rayon augmente.
énergie
rayon
évoluƟon spontanée
rayon criƟque
évoluƟon
spontanée
soluƟon
sursaturée
appariƟon
de bulles
barrière
d’énergie
sursaturaƟons
importantes
Figure 23
Dans du sang sursaturé en
diazote, pour que le gaz crée
des bulles, il lui faut s’agréger
jusqu’à atteindre et dépasser un
rayon critique r c . Cette agrégation
est thermodynamiquement
défavorable. Si r > r c , , les bulles
pourront apparaître et grossir.
La chimie et le sport
L’énergie du système va
également augmenter, ce qui
est contraire au sens d’une
évolution spontanée. Par
conséquent, ces entités vont
se désagréger pour diminuer
l’énergie du système. La solution sursaturée n’évoluera
pas. Elle ne pourrait le faire
que si le rayon des agrégats
atteignait le rayon critique r c
et le dépassait. On se placerait
alors du côté droit de la courbe
(r > r c ). Dans ces conditions, le
système peut évoluer spontanément en faisant apparaître
des bulles. On montre ainsi
que, tant que les agrégats se
situent dans un domaine où
leur rayon est inférieur au
rayon critique, ils n’évolueront
pas vers la formation de bulles.
D’une certaine manière, les
solutions sursaturées peuvent
être considérées comme
des systèmes relativement
stables (pour aller plus loin
sur les propriétés de ce type de
système, voir l’Encart : « Des
systèmes en sursaturation, en
surchauffe, en surfusion, … »).
Revenons au cas du plongeur :
la solution pour le remonter
sans accident de décompression, est de le maintenir dans
la partie gauche de la courbe
(Figure 23), avec des agrégats
de gaz, dans son organisme,
de taille inférieure à celle
des agrégats critiques. C’est
l’objet des procédures de
décompression…
4.3. L’invention des paliers
de décompression
Depuis les études de Paul
Bert en 1878, on connaissait l’origine des accidents
de plongée, mais on ne
savait pas de quelle manière
ramener les plongeurs à la
surface pour les éviter. Le
créer des bulles. C’est à
ce niveau que se pose un
problème énergétique car,
pour faire naitre une bulle, il
faut créer une interface gaz/
liquide ; et la création de
cette interface demande que
l’on apporte de l’énergie au
système. Or, on sait qu’un
système qui évolue spontanément ne peut le faire qu’avec
une diminution d’énergie ! On
constate donc que la création
de bulles au sein d’un liquide
est une opération thermodynamiquement
défavorable.
En théorie, elle ne peut donc
être spontanée. La création
de bulles dans un liquide
sursaturé ne devrait donc pas
pouvoir se faire.
On peut avoir une approche
différente du phénomène en
examinant la courbe d’énergie
calculée à partir du rayon
des agrégats. Elle présente
une forme de cloche avec
un maximum pour un rayon
critique r c (Figure 23). La partie
gauche (r < r c ) correspond au
domaine des solutions sursaturées. Imaginons que dans
cette situation le système
évolue. Les particules s’agrègent ce qui a pour conséquence de former des édifi ces
dont le rayon augmente.
énergie
rayon
évoluƟon spontanée
rayon criƟque
évoluƟon
spontanée
soluƟon
sursaturée
appariƟon
de bulles
barrière
d’énergie
sursaturaƟons
importantes
Figure 23
Dans du sang sursaturé en
diazote, pour que le gaz crée
des bulles, il lui faut s’agréger
jusqu’à atteindre et dépasser un
rayon critique r c . Cette agrégation
est thermodynamiquement
défavorable. Si r > r c , , les bulles
pourront apparaître et grossir.