Science et technologie s1131

Les fluides compressible et incompressible

Fluide incompressible

Un fluide incompressible est un fluide dont on ne peut changer le volume, c'est-à-dire qu'on ne peut pas le comprimer dans un espace plus restreint. Les liquides sont des fluides incompressibles (eau, huile, mercure, etc.).

Si on ferme l'orifice d'une seringue avec un doigt et qu'on essaie de pousser pour comprimer l'eau, l'eau ne se comprimera pas: elle essaiera de sortir par l'orifice.

Les fluides corporels liquides, comme le sang, sont des fluides incompressibles.
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Dans un fluide incompressible, on remarque que la pression varie selon deux facteurs :

  • La pression exercée provient de la masse du fluide qui se trouve au-dessus de l'objet. Ainsi, plus il y a de liquide au-dessus d'un objet, plus la pression est grande.

La pression exercée sur le plongeur sera plus grande à 125 m qu'à 50 m. Cette augmentation de pression peut se voir sur les poumons, car elle force le plongeur à fournir une énergie supplémentaire pour inspirer.

  • L'autre facteur à considérer dans la pression d'un fluide incompressible est sa masse volumique.  Plus la masse volumique est grande, plus la pression exercée sur un objet à l'intérieur de ce fluide le sera aussi.

Deux ballon remplis d'air et immergés, un dans l'eau et l'autre dans l'huile, à la même profondeur, vont être comprimés différemment à cause de la masse volumique de ces deux fluides.
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Dans ce cas-ci, la masse volumique de l'huile étant plus faible que l'eau, le ballon y sera donc moins comprimé.

Fluide compressible

Un fluide compressible est un fluide dont on peut changer le volume, c'est-à-dire qu'on peut le comprimer dans un espace plus restreint en exerçant une pression sur ce dernier. La totalité des gaz sont des fluides compressibles (air, oxygène, hydrogène, azote, etc.).

On peut comprimer un fluide si les particules qui le constituent sont éloignées les unes des autres. Pour les gaz, les particules peuvent être rapprochées si on applique une pression sur elles.

Les fluides corporels gazeux, comme l'air que l'on respire, sont des fluides compressibles.
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La pression d'un gaz dépend du nombre de collisions des particules du fluide entre elles et avec le récipient. Ainsi, plus le nombre de collisions est grand, plus la pression est grande.

Les facteurs qui influencent le nombre de collisions et donc la pression sont:

  • le nombre de particules dans le fluide : un nombre plus grand de particules signifie plus de collisions, donc une plus grande pression;
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  • le volume du fluide : plus le volume est petit, plus il y a de collisions et plus la pression est grande;
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  • la température :plus la température augmente, plus l'énergie des particules est grande, ce qui les amènera à se déplacer plus vite, ce qui augmente le nombre de collisions et, par le fait même, la pression.

La circulation des fluides dans le corps humain

Parmi les trois facteurs mentionnés ci-dessus, seul la température n'influence pas le mouvement d'un fluide, puisque la température ne varie pas de manière significative dans le corps humain. La circulation des fluides dépend donc de la quantité de fluide et du volume occupé par ce fluide.

La respiration

Lorsqu'une personne inspire, le volume de la cage thoracique augmente, ce qui diminue la pression à l'intérieur des poumons. Puisque la pression atmosphérique est plus élevée que la pression à l'intérieur des poumons, l'air provenant de l'extérieur entre dans les poumons pour rééquilibrer les pressions.

Le processus contraire existe lors de l'expiration: le volume de la cage thoracique diminue, ce qui provoque une augmentation de la pression dans les poumons. La pression à l'intérieur des poumons devient donc plus élevée que la pression atmosphérique, ce qui fera sortir l'air des poumons, amenant ainsi un équilibre des pressions.

La respiration

La circulation sanguine

Le sang est un fluide incompressible, puisque son volume ne peut pas diminuer. Toutefois, si on modifie le volume du contenant, la pression peut varier. Ainsi, lorsque le coeur se contracte, le volume des cavités internes du coeur diminue, ce qui augmente la pression sur le sang à l'intérieur du coeur. Le sang est alors expulsé hors du coeur dans l'aorte ou dans l'artère pulmonaire.

Le processus contraire est également possible: lorsque le coeur se relâche, le volume du coeur augmente, ce qui diminue la pression à l'intérieur du coeur. Pour rééquilibrer la pression, le sang entrera dans le coeur à partir des veines pulmonaires ou des veines caves.

La circulation sanguine

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