Loi de Mariotte

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6/ Densité/masse volumique des gaz

A masse constante, si la pression augmente, un gaz diminue de volume, donc sa masse volumique augmente. Les gaz n'ayant pas un volume propre, on ne peut parler de masse volumique ou de densité d'un gaz que dans des conditions de pressions définies.

Par contre, on peut parler de masse spécifique : masse d'un litre.bar de gaz . A température constante, cette grandeur est constante quelque soit la pression.
La masse spécifique s'exprime couramment en g/l.b ou en kg/m3 STPD
Exemple : masse spécifique de l'air ms = 1,3 g/l.b ou 1,3 kg/m3 STPD
Le passage à la masse volumique se fait en multipliant la masse spécifique par la pression absolue
Masse Volumique = Masse Spécifique x Pression absolue
Exemple 1 : augmentation de la masse volumique de l'air à 50 m
Pabs = 6 b
Ms = 1,3 g/l.b
Mv (surface) = 1 x 1,3 = 1,3 g/l
Mv (50 m) = 6 x 1,3 = 7,8 g/l

L'augmentation de la masse volumique de l'air provoque une augmentation des efforts ventilatoires, et une réduction des capacités ventilatoires du plongeur (de l'ordre de 50 % à 50 m). Le risque d'essoufflement augmente avec la profondeur, la capacité à l'effort descend avec la profondeur. La limite extrême de la plongée à l'air est de l'ordre de 60 m.

Exemple 2 : réduction de la densité du mélange respiratoire avec l'hélium
Mélange : Oxygéne 6 %
Azote 14 %
Hélium 80 %
On utilise ce mélange pour plonger à 110 m
Quelle est la masse spécifique du mélange ?
Un litre. bar de mélange contient : 0,06 l.b d'oxygéne, 0,14 l.b d'azote, 0,8 l.b d'hélium.
Donc :
Ms(mélange) = 0,06 . Ms(O2) + 0,14 . Ms(N2) + 0,8 . Ms(Hé)
On a : Ms(O2) = 1,43 g/l.b
Ms(N2) = 1,25 g/l.b
Ms(O2) = 0,178 g/l.b
Ms(mélange) = 0,06 . 1,43 + 0,14 . 1,25 + 0,8 . 0,178 = 0,386 g/l.b
Quelle est la masse volumique du mélange à 110 m ?
Pabs = 12 b
Mv = Pabs . Ms = 12 x 0,386 = 4,62 g/l
Ce mélange a sensiblement la même masse volumique que l'air à 25 m (1,3 x 3,5 = 4,55 g/l). Le plongeur conserve donc ses capacités.









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