Loi de Henry en plongée : l’azote qui entre, l’azote qui sort

Fin de séjour plongée : tu sors de l’eau en pleine forme, et l’ordinateur affiche encore plusieurs heures d’interdiction de vol. Il compte l’azote absorbé au fond et pas encore éliminé. La loi de Henry dit où va cet azote, et pourquoi la manière de remonter compte autant que la profondeur atteinte.

Qu’est-ce que la loi de Henry ?

La loi de Henry dit qu’à température donnée, la quantité d’un gaz qui se dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle de ce gaz au contact du liquide. HyperPhysics en donne une image simple : si la pression partielle double, deux fois plus de molécules frappent la surface du liquide dans le même temps, et deux fois plus se dissolvent. Chaque gaz a sa propre solubilité.

En plongée, le liquide, ce sont le sang et les tissus, et le gaz qui compte le plus est l’azote. Le DAN le résume ainsi : plus la pression du gaz dans les poumons est élevée, plus il s’en dissout dans le sang et les tissus.

Quelle est la formule de la loi de Henry ?

À l’équilibre, quantité de gaz dissous = k × pression partielle du gaz, où k est la solubilité de ce gaz dans ce liquide, à cette température. Si la pression partielle double, la quantité dissoute double. En plongée, on raisonne en tension : la tension d’azote d’un tissu saturé est égale à la PpN2 respirée, donnée par la loi de Dalton (0,79 × pression absolue, à l’air). Comme k change d’un liquide à l’autre, tous les tissus ne stockent pas autant d’azote.

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loi de Henry

Quel énoncé correspond à la loi de Henry ?

1. ALa pression totale d’un mélange est la somme de ses pressions partielles
2. BLe volume d’un gaz varie à l’inverse de la pression absolue
3. CLa quantité de gaz dissous suit sa pression partielle
4. DUn gaz se dissout plus vite quand sa pression partielle baisse

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Réponse C. La loi de Henry relie le gaz dissous à la pression partielle. A, c’est la loi de Dalton, et B, la loi de Boyle-Mariotte ; quand la pression partielle baisse, le gaz quitte le liquide au lieu de s’y dissoudre.

Sous-saturation, saturation, sursaturation : que se passe-t-il dans les tissus ?

Au fond, tes tissus se chargent en azote ; à la remontée, ils le rendent. Selon l’écart entre la tension d’un tissu et la PpN2 respirée, ce tissu est dans l’un de ces trois états :

• Sous-saturé : sa tension d’azote est inférieure à la PpN2 respirée, l’azote entre. C’est la descente et le temps au fond.
• Saturé : tension et PpN2 sont égales, il n’y a plus d’échange net.
• Sursaturé : sa tension est plus élevée, l’azote sort. C’est la remontée et les heures qui suivent la plongée.

Une sursaturation modérée est normale : c’est elle qui permet d’éliminer l’azote. Trop forte ou trop rapide, elle fait sortir l’azote de la solution sous forme de bulles, qui peuvent provoquer un accident de décompression (ADD).

Pourquoi l’azote met-il du temps à se dissoudre ?

Parce que le transfert suit un gradient : l’écart entre la PpN2 dans les poumons et la tension d’azote de chaque tissu. Plus l’écart est grand, plus le flux est rapide : un tissu se charge vite au début, puis de plus en plus lentement. Les tissus bien irrigués se chargent et se déchargent vite. La graisse, peu irriguée, est lente, alors que l’azote y est environ cinq fois plus soluble que dans l’eau.

Les modèles de décompression décrivent ce phénomène avec des compartiments théoriques, chacun défini par sa période : le temps nécessaire pour combler la moitié de l’écart restant. Après une période, 50 % ; après deux, 75 % ; après trois, 87,5 % ; après six, environ 98 %, ce que les modèles considèrent comme la saturation. La désaturation suit la même courbe.

Pourquoi remonter lentement en plongée ?

Une remontée lente garde la sursaturation modérée : l’azote repart dissous au lieu de former des bulles. Pense à une bouteille de soda : ouverte d’un coup, elle mousse ; ouverte doucement, le gaz s’échappe sans bruit. Ta remontée, c’est l’ouverture de la bouteille. Le sang apporte l’azote dissous aux poumons, et tu l’expires. D’où une vitesse de remontée lente et le palier de sécurité de 3 minutes à 5 m.

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remontée lente et bulles

Pourquoi une remontée lente avec un palier de sécurité réduit-elle la formation de bulles ?

1. AElle empêche l’azote d’entrer dans les tissus
2. BL’azote a le temps de sortir dissous, par les poumons
3. CElle garde la PpO2 assez haute pour dissoudre les bulles qui se forment
4. DElle laisse les tissus lents se saturer avant la surface

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Réponse B. Comme une bouteille qu’on ouvre doucement, les tissus libèrent le gaz progressivement quand la pression baisse progressivement. Le sang transporte l’azote dissous jusqu’aux poumons, où tu l’expires.

Quelles erreurs éviter avec la loi de Henry ?

• Prendre la pression relative. À 20 m, un tissu saturé contient trois fois l’azote de la surface, pas deux fois.
• Croire que les tissus se remplissent d’un coup. La charge ralentit à mesure que l’écart diminue ; les compartiments lents demandent des heures.
• Confondre sursaturation et ADD. La sursaturation est le mécanisme normal de désaturation, à chaque remontée. Les bulles et l’ADD apparaissent quand elle devient trop forte.
• Prendre la limite de l’ordinateur pour une garantie. Un ADD peut survenir bien à l’intérieur des limites. Garde de la marge : c’est la première de nos idées reçues sur la théorie.

À quel niveau apprend-on la loi de Henry ?

Dans Octo, le niveau Open Water Diver en donne l’idée, « l’azote entre, l’azote sort », avec la bouteille de soda et le palier de sécurité. Le niveau Divemaster traite la loi elle-même, puis la théorie de la décompression : compartiments, périodes, et pourquoi deux ordinateurs de plongée ne donnent pas les mêmes limites. Le calcul des périodes figure dans l’aide-mémoire des formules, et les questions d’entraînement Divemaster te permettent de te tester.

Questions fréquentes

La loi de Henry explique-t-elle l’accident de décompression ?

Elle explique la charge en azote qui en est à l’origine. Le DAN décrit l’accident de décompression comme lié à un gaz inerte absorbé sous pression, puis à une remontée pendant laquelle ce gaz peut former des bulles. Les bulles ne donnent pas toujours de symptômes : l’échographie a détecté des bulles « silencieuses » chez des plongeurs restés dans les limites et qui se sentaient bien.

Combien de temps faut-il pour saturer en azote ?

Ça dépend du tissu. Un compartiment est considéré comme saturé après environ six périodes. Le premier modèle de Haldane utilisait des périodes de 5 à 75 minutes ; beaucoup de modèles modernes comptent 16 compartiments, de 4 à 635 minutes. Les compartiments rapides saturent au cours d’une plongée ; les plus lents mettraient des jours.

Pourquoi reste-t-il de l’azote dans le corps après la plongée ?

Parce que les tissus lents rendent l’azote aussi lentement qu’ils l’ont absorbé : ton corps en garde un excédent pendant des heures. L’ordinateur continue de le suivre entre deux plongées et réduit tes limites à la suivante. Garde le même ordinateur pour toutes les plongées de la journée, et laisse un intervalle de surface raisonnable.

Quel rapport entre la loi de Henry et l’avion après la plongée ?

En vol, la cabine d’un avion de ligne est maintenue à une pression plus basse qu’au niveau de la mer. Pour un corps qui garde de l’azote en excès, la sursaturation augmente, et l’azote restant peut former des bulles. D’où les délais à respecter avant de prendre l’avion : consulte la page accident de décompression, et respecte l’interdiction de vol affichée par ton ordinateur.

Sources

1. Georgia State University, HyperPhysics, Henry’s Law (Laws of Gas Transport)
2. Nicholas Bird, Back to Basics, DAN Alert Diver (2014)
3. Schellart et al., Body fat does not affect postdive bubble grade, Journal of Applied Physiology (2013), PDF hébergé par l’Hyperbaar Centrum