L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.

Démarré par Bélisaire, Janvier 12, 2018, 23:03:42

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seba

#50
Janvier 27, 2018, 19:37:48
Citation de: wedge le Janvier 27, 2018, 19:11:37
tu te trompes,
mais c'pas grave.
à la question : finissent-ils noyés ?
La réponse : est oui, bien sûr.

Tu n'as jamais entendu parler de cloche à plongeur ?
Sinon tu plonges un verre retourné dans ta baignoire et tu verras.

dioptre

#51
Janvier 27, 2018, 20:20:12
Citation de: wedge le Janvier 27, 2018, 18:08:17
:)
en partant des faits établis et tangibles qui sont :
l'air est compressible,
l'eau est incompressible,
si l'eau continue de monter, -et ça n'est certainement pas l'air qui va l'empêcher-,  les héros finiront inexorablement noyés.

Cette photo l'illustre parfaitement :
la grotte était sèche avant, elle est aujourd'hui remplie d'eau.
Demeure une petite poche d'air, visible au plafond.



Voir ce petit calcul :
https://www.ilephysique.net/sujet-plongee-en-apnee-275892.html

wedge

#52
Janvier 27, 2018, 21:24:20 Dernière édition: Janvier 27, 2018, 21:32:46 par wedge
Citation de: seba le Janvier 27, 2018, 19:37:48
Tu n'as jamais entendu parler de cloche à plongeur ?
Sinon tu plonges un verre retourné dans ta baignoire et tu verras.

j'ai entendu parler de la cloche à plongeur.
Et c'est là que tu te trompes : penses tu que la cloche gardera sont volume d'air indéfiniment ?
à n'importe quelle profondeur ?
La réponse est bien évidement non.
Tu remplaces l'augmentation de la profondeur par l'augmentation du volume d'eau qui remplira la grotte,
et tu comprendras qu'arrivé à son point limite de compression, l'air ne représentera plus qu'une infime couche,
tellement insignifiante qu'elle en deviendrait irrespirable.

En outre, en tant qu'expert de cloche à plongeur, il ne t'aura pas échappé que son principe n'est valide que si la cloche est maintenue
en position parfaitement verticale. Sans quoi, invariablement le volume d'air s'échappera le long des parois, submergeant la cloche ainsi en totalité.
Et c'est bien connu de tous les spéléos : toutes les grottes sont faites d'un plafond à l'horizontalité parfaite.
(les fabricant de niveaux à bulle vont d'ailleurs souvent y tester leurs produits)

wedge

#53
Janvier 27, 2018, 21:29:46
Citation de: dioptre le Janvier 27, 2018, 20:20:12
Voir ce petit calcul :
https://www.ilephysique.net/sujet-plongee-en-apnee-275892.html

génial.
Que démontre t-il ?
Qu'à 10m l'eau  aura remplacée la moitié du volume d'air,
à 20m : les 2/3
à 30m : nous aurons 3/4 d'eau et 1/4 d'air
et ensuite  ;D

seba

#54
Janvier 27, 2018, 21:32:27
Si la pression de l'air est de 1 bar au départ, à 10m sous l'eau elle sera à 2 bars et le volume sera de moitié.
Sous 20m d'eau la pression sera à 3 bars et le volume sera de 1/3.
Sous 30m d'eau la pression sera à 4 bars et le volume sera encore de 1/4.
Etc.
Personne n'a dit que le volume d'eau montait indéfiniment.
L'eau peut monter bien haut au-dessus du plafond de la grotte (plusieurs dizaines de mètres), il restera toujours une poche d'air.

seba

#55
Janvier 27, 2018, 21:42:13
Citation de: wedge le Janvier 27, 2018, 21:29:46
génial.
Que démontre t-il ?
Qu'à 10m l'eau  aura remplacée la moitié du volume d'air,
à 20m : les 2/3
à 30m : nous aurons 3/4 d'eau et 1/4 d'air
et ensuite  ;D

Ensuite je te rappelle l'énoncé de la situation.
On est dans une grotte et l'eau monte.
Il faudrait déjà trouver une situation où l'eau monte de 30 mètres ou plus. Ca existe quelque part dans la nature ?

wedge

#56
Janvier 27, 2018, 21:44:46
Citation de: seba le Janvier 27, 2018, 21:32:27
Si la pression de l'air est de 1 bar au départ, à 10m sous l'eau elle sera à 2 bars et le volume sera de moitié.
Sous 20m d'eau la pression sera à 3 bars et le volume sera de 1/3.
Sous 30m d'eau la pression sera à 4 bars et le volume sera encore de 1/4.
Etc.
Personne n'a dit que le volume d'eau montait indéfiniment.
L'eau peut monter bien haut au-dessus du plafond de la grotte (plusieurs dizaines de mètres), il restera toujours une poche d'air.


chouette.
C'est une super nouvelle ça.
Je cours prévenir les potos : spéléos secs et spéléos plongeurs,
ils seront trop contents d'apprendre "qu'il restera toujours une poche d'air".
Bon ok, c'est un peu les boules pour ceux qui se sont noyés dans une grotte sèche au départ,
pris par une crue soudaine et violente;
mais maintenant qu'on sait "qu'il restera toujours une poche d'air", c'est un sacré soulagement.
Allez, bon weekend.
Laurent

seba

#57
Janvier 27, 2018, 21:46:24
Citation de: wedge le Janvier 27, 2018, 21:44:46
chouette.
C'est une super nouvelle ça.
Je cours prévenir les potos : spéléos secs et spéléos plongeurs,
ils seront trop contents d'apprendre "qu'il restera toujours une poche d'air".
Bon ok, c'est un peu les boules pour ceux qui se sont noyés dans une grotte sèche au départ,
pris par une crue soudaine et violente;
mais maintenant qu'on sait "qu'il restera toujours une poche d'air", c'est un sacré soulagement.
Allez, bon weekend.
Laurent

Dans une vraie grotte, je pense que le plafond n'est pas étanche.
Dans la situation décrite, oui. Et il restera une poche d'air.

seba

#58
Janvier 27, 2018, 21:51:36
D'ailleurs il y a quelques années, un marin a survécu pendant 60 heures dans une poche d'air d'un bateau naufragé par 30m de fond.

wedge

#59
Janvier 27, 2018, 22:06:46
tu as raison de dire que le plafond d'une grotte n'est pas étanche.
Il dépend complètement de la nature de la roche, mais n'est  pas étanche en effet,
et c'est justement pourquoi, l'air comprimé par l'eau va foutre le camps par en haut,
immergeant complètement la grotte.

De plus, comme je te le disais, l'air comprimé par l'eau,
va trouver un chemin par lequel s'échapper (principe de la cloche pas droite).
Résultat : grotte complètement submergée.

À ta question de l'eau qui  monte de 30m est ce possible :
oui, tout à fait. Mais pas à l'echelle du temps humain.
La distance entre le sol et le plafond de la photo que j'ai posté (Mexique) est de 12-15m environ.
30m c'est courant aussi.
Mais ce qui est surtout déterminant dans le temps de remplissage c'est le volume total des galeries.
Dans ce cas : estimé à 15000-20000 ans environs.

Vrai qu'on a le temps de mourrir d'ennui avant de mourrir noyé, c'est clair.

Plus proche de nous, et plus courant :
la spéléo pratiquée en France pas des milliers de gens. Ou même sans aller sous terre : le canyoning.
des accidents surviennent régulièrement à cause de crues soudaines et violentes.
(prendre la météo est une règle de base, mais c'est encore un autre débat).
Et là, pas besoin d'un plafond à 30m de haut,
2-3m suffisent : c'était sec et sans danger il y a une heure > crue > submersion > noyade.
La poche d'air magique, elle n'existe pas.
L'air et toujours chassé par la pression -inimaginable de violence- de l'eau.

Bon alors, au final,
j'ai bien conscience de décevoir Bélisaire, normal qu'il ait les boules, le scénario de la BD était pas si crédible que ça finalement.
Mais hey ! c'est qu'une BD hein.
(j'te dis pas ce qua ça nous fait quand  on regarde des  films comme Sanctum avec les potes....  ::)    )

wedge

#60
Janvier 27, 2018, 22:07:32
Citation de: seba le Janvier 27, 2018, 21:51:36
D'ailleurs il y a quelques années, un marin a survécu pendant 60 heures dans une poche d'air d'un bateau naufragé par 30m de fond.


oki seba, argument imparable,
c'est toi qui gagne.

seba

#61
Janvier 27, 2018, 22:08:41
Citation de: wedge le Janvier 27, 2018, 22:06:46
La poche d'air magique, elle n'existe pas.

Elle existe.

Citation de: seba le Janvier 27, 2018, 21:51:36
D'ailleurs il y a quelques années, un marin a survécu pendant 60 heures dans une poche d'air d'un bateau naufragé par 30m de fond.

La situation dans la BD est que l'eau monte (elle ne va pas monter indéfiniment) et que le plafond est étanche.
On raisonnait dans cette situation.
Evidemment qu'en réalité, l'air s'échappera par les fissures.

dioptre

#62
Janvier 27, 2018, 22:34:05
wedge se met dans la situation qui est la mienne quand je fais la vaisselle.
Quand je plonge et lave mon verre ... il n'y a pas de poche d'air dans le fond du verre !

wedge

#63
Janvier 27, 2018, 23:21:15
j'ai pas compris le coup de la vaisselle,
mais ça me semble être aussi un excellent argument,
alors je dis : bien joué, ça gagne

ORION

#64
Janvier 27, 2018, 23:40:35
Citation de: wedge le Janvier 27, 2018, 21:29:46
génial.
Que démontre t-il ?
Qu'à 10m l'eau  aura remplacée la moitié du volume d'air,
à 20m : les 2/3
à 30m : nous aurons 3/4 d'eau et 1/4 d'air
et ensuite  ;D

PV=Cte

Alain 91

#65
Janvier 28, 2018, 00:01:50 Dernière édition: Janvier 28, 2018, 00:13:58 par Alain 91
Citation de: Bélisaire le Janvier 14, 2018, 11:19:33
Ma curiosité a été avivée. Je reprends la situation des trois compagnons. Je n'ai plus en tête l'histoire de la BD, peu importe. Mettons que sur le point de suffoquer, pour avoir consumé l'oxygène de leur poche d'air, l'eau se retire (marée montante et marée desendante). Le niveau de l'eau descendant dans la grotte, l'espace aérien s'agrandit. Là, j'ai tendance à penser : ils respirent mieux. Est-ce à dire qu'en se décompressant (décomprimant ? - dilatant ?), l'air s'enrichit en oxygène, étant entendu que l'espace est malgré tout confiné tant que le niveau de l'eau bloque la sortie à l'air libre ? Parce qu'il s'agit toujours de leur air appauvri en oxygène qui se décomprime. J'ai du mal à penser qu'ils ne respirent pas mieux à mesure que le niveau de l'eau baisse. Merci.

Supposons que 3 hommes se retrouvent dans une grotte semi sphérique de 10 mètre de diamètre parfaitement étanche, soit un volume d'air de 262 m3 ou 262.000 litres. L'eau commence à monter, un homme un peu paniqué consomme 20 l/min, au début ils ont donc une autonomie totale de 72 heures. Supposons que cette grotte soit à 30 mètres sous terre, elle se remplit d'eau, qui provient de la surface, formant une colonne de 30 mètres de haut depuis la surface. L'air à l'intérieur de la grotte va se comprimer pour équilibrer la pression de l'eau qui sera à 4 bars (1 bar supplémentaire tous les 10 m). La loi de Mariotte nous indique qu'à température constance PxV = constante, donc à 4 bars le volume d'air passera à 25% de son volume initial, soit une autonomie de 18 heures avant de mourir asphyxiés. Au bout de 9 heures apparait une fuite dans la colonne d'eau qui commence à se vider, la pression diminue dans la grotte, l'air se détend. Les hommes ne respirent pas mieux mais commence à voir la fin de leur calvaire avec le niveau de l'eau qui baisse. Si la décompression est trop rapide (disons quelques minutes) il y aura un risque d'embolie gazeuse (due à la décompression de l'azote passer dans leur sang qui va faire des 'bulles'), si cette décompression se fait lentement sur deux heures ou plus, l'azote sortira gentiment de leur corps via les poumons et ils se retrouveront sains et saufs.

seba

#66
Janvier 28, 2018, 00:20:19
Citation de: Alain 91 le Janvier 28, 2018, 00:01:50
La loi de Mariotte nous indique qu'à température constance PxV = constante, donc à 4 bars le volume d'air passera à 25% de son volume initial, soit une autonomie de 18 heures avant de mourir asphyxiés.

Quand l'air est comprimé il y a plus d'oxygène par litre d'air.
A mon avis on ne peut pas dire que comme le volume est divisé par quatre, l'autonomie sera quatre fois moindre car dans ce volume il y a tout autant de molécules d'oxygène qu'avant la compression.

Alain 91

#67
Janvier 28, 2018, 00:27:30 Dernière édition: Janvier 28, 2018, 00:37:05 par Alain 91
Citation de: seba le Janvier 28, 2018, 00:20:19
Quand l'air est comprimé il y a plus d'oxygène par litre d'air.
Et ceci est peut-être un facteur favorable.

Non. Ceux qui font de la plongée le savent bien. Bouteille d'air gonflé à 200 bars, on consomme 15 à 20 litres à 1 bar en surface, à 10 mètres sous l'eau on consomme toujours 15 à 20 litres mais à 2 bars. Un block de 12 litres à 200 bars donne une autonomie de plongée d'une heure à 10 mètres, 40 minute à 20 metres etc .... Mais il est vrai que l'on doit recracher une partie de l'oxygène qui est perdu dans le cas de la plongée, il faudrait des dispositifs similaires à ceux des sous marins (absorbeur de gaz carbonique).

seba

#68
Janvier 28, 2018, 09:07:31
Citation de: Alain 91 le Janvier 28, 2018, 00:27:30
Non. Ceux qui font de la plongée le savent bien. Bouteille d'air gonflé à 200 bars, on consomme 15 à 20 litres à 1 bar en surface, à 10 mètres sous l'eau on consomme toujours 15 à 20 litres mais à 2 bars. Un block de 12 litres à 200 bars donne une autonomie de plongée d'une heure à 10 mètres, 40 minute à 20 metres etc .... Mais il est vrai que l'on doit recracher une partie de l'oxygène qui est perdu dans le cas de la plongée, il faudrait des dispositifs similaires à ceux des sous marins (absorbeur de gaz carbonique).

Voilà en plongée c'est différent, l'air expiré et l'oxygène qu'il contient encore est perdu, dans la grotte non.

FredEspagne

#69
Janvier 28, 2018, 09:37:00
Et l'eau dissout plus rapidement le dioxyde de carbone que les autres gaz de l'air.
35 ans de film et labo argentique , 21 de numérique

Bélisaire

#70
Janvier 28, 2018, 12:00:36
Je ne fais que passer, pour dire que je suis vos discussions avec intérêt, même s'il y a longtemps que, techniquement, je suis largué - c'est le mot approprié.

Bélisaire

#71
Janvier 28, 2018, 12:08:08
Citation de: seba le Janvier 27, 2018, 21:46:24
Dans une vraie grotte, je pense que le plafond n'est pas étanche.
Dans la situation décrite, oui. Et il restera une poche d'air.

Il s'agit effectivement de cette situation. Si la roche est poreuse, je suis capable de comprendre que l'air s'échappera, l'eau continuera de monter, et les gens finiront noyés. Voûte de la grotte étanche est en effet primordial pour le problème posé, et peu importe les conditions de la vraie vie. À la place de la grotte, on peut imaginer une construction humaine en béton, en verre hyper épais, etc.

jenga

#72
Janvier 28, 2018, 21:45:44
Citation de: FredEspagne le Janvier 28, 2018, 09:37:00
Et l'eau dissout plus rapidement le dioxyde de carbone que les autres gaz de l'air.
C'est un élément important (toujours dans le cas de la BD avec le plafond étanche, bien sûr).
De même, la respiration diminue la pression partielle d'O2 dans la grotte: en dessous d'une certaine valeur, l'O2 dissout dans l'eau va-t-il dégazer dans la grotte et aider les plongeurs à respirer?

Compte tenu de cette cinétique d'échange (absorption du CO2 et relâchement d'O2 par l'eau), les plongeurs finissent-ils asphyxiés? Existe-t-il une valeur limite de la surface d'échange eau-air au-dessus de laquelle ils sont sauvés?

dioptre

#73
Janvier 28, 2018, 22:19:29
Je préconise de faire une expérience in vivo.

Une demi-sphère étanche de 10 m de diamètre ça doit se trouver
On y met Wedge, Alain91 et Seba
On immerge le tout, avec douceur à moins 30 m

30 jours après on soulève le couvercle et ......

Franciscus Corvinus

#74
Janvier 28, 2018, 23:39:29
Citation de: dioptre le Janvier 28, 2018, 22:19:29
Je préconise de faire une expérience in vivo.

Une demi-sphère étanche de 10 m de diamètre ça doit se trouver
On y met Wedge, Alain91 et Seba
On immerge le tout, avec douceur à moins 30 m

30 jours après on soulève le couvercle et ......
... celui qui parle le moins nous dira qui était celui qui parlait le plus. ;)
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