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ÉNONCE DE LA LOI :
"Pour un liquide et un gaz donnés, la
pression
p du gaz et la concentration
c
du gaz dissous dans le liquide sont proportionnelles".
Avec KH : Constante de Henry du
gaz , qui dépend de la nature du gaz, de celle du liquide et
de la température.
Remarques : p est la pression de gaz qu'il faut
appliquer au dessus du liquide pour que l'ensemble (liquide + gaz) se
trouve instantanément à l'équilibre.
Ou,
S = p . KH
(cette loi ne s'applique que pour des pressions faibles <= 760
mm Hg).
NB : la pression partielle d'un composé dans un
mélange gazeux, est la pression qu'il engendrerait s'il
était seul à occuper le volume du mélange
(loi de Dalton, lien
sur ce savant,
1776-1844).
Elle s'obtient en multipliant la pression totale du mélange
gazeux par la fraction molaire du composé dans le
mélange.
Exemple:
Un mélange gazeux à la pression de 1013 mbars (hPa)
est constitué de 75 moles de O2 et de 5 moles de
CO2 , donc les pressions partielles des gaz
p(O2 ) et
p(CO2 ) sont
:
- fraction molaire d'O2 : 75 / (75 + 5) = 0,9375 mole/moles,
- fraction molaire de CO2 : 5 / (75 + 5) = 0,0625 mole/moles,
et,
- p(O2) = 1013 x 0,9375 = 949,69 mbars,
- p(CO2) = 1013 x 0,0625 = 63,31 mbars.
NOTA : si l'on supprime le gaz qui était en contact avec le liquide dans lequel il était partiellement dissous (autrement dit si on abaisse la pression p), le gaz dissous va quitter le liquide de façon plus ou moins violente (exemple de la bouteille d'eau gazeuse qu'on débouche).
La loi de Henry établit donc, à
l'équilibre, les concentrations en gaz dissous dans un
liquide :
Avec :
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Également on peut l'exprimer, pour le CO2 par exemple : CO2 aqueux = K.p (CO2 gazeux), K étant donc l'inverse de KH > 1/KH = f(T),
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Tension.
Même lorsque le système (liquide + gaz) est hors
d'équilibre (et donc que la concentration c du gaz dissous est
en train d'évoluer) on peut définir la quantité
f =
KHc
à chaque instant.
Cette quantité est homogène à une pression ; on
peu l'appeler la tension du gaz dans le liquide.
Nota : f est la pression de gaz qu'il faut appliquer au dessus du
liquide pour que liquide + gaz se trouve à
l'équilibre.
Saturation - Désaturation.
Rapport de Sursaturation :
On peut définir le rapport : S = f
/Pext
où f est la tension d'un gaz dans un liquide
considéré, pext est la pression
extérieure appliquée au liquide (c'est tout simplement
la pression ambiante).
Au cours d'une saturation, ce rapport est toujours
inférieur à 1.
Au cours d'une désaturation, il peut devenir
supérieur à 1; on admet
(*)
qu'il existe pour chaque couple (gaz -
liquide) une valeur critique Sc telle que si S devient
supérieur à Sc, le dégazage devient brutal
(formation de bulles).