Mélange de monoxyde de carbone et d'air: principe/théorie?

[bonhommr]

Bonjour,

j'ai acheté un détecteur de monoxyde de carbone et je cherche à comprendre comment le monoxyde de carbone se mélange à l'air (vitesse, etc.).
En effet, en regardant où placer mon détecteur (http://www.homesafety.honeywell.com/install.html), on voit qu'il y a des restrictions (distance par rapport aux autres murs, au plafond etc.).
En regardant sur les sites internet, on trouve souvent que le monoxyde de carbone se mélange rapidement à l'air mais mes connaissances en physiques sont limitées pour comprendre comment et pourquoi.
J'ai bien compris que la densité de l'air et du monoxyde de carbone sont du même ordre de grandeur.
Mais sans convection "forcée", comment expliquer que le monoxyde de carbone généré localement (chaudière par exemple) se diffuse dans l'habitation?

A quelle vitesse ce mélange se fait?
A-t-on un mélange de gaz homogène pour le coup? Quel principe physique explique que les gaz de même densité ont tendances à se mélanger pour faire un mélange homogène?

Sur le même principe, je ne comprends pas pourquoi on ne peut pas mettre un détecteur de monoxyde de carbone proche d'un coin d'une pièce ou du plafond.
Ils annoncent souvent qu'il faut le mettre à la hauteur à laquelle on respire dans la chambre.
Du coup, j'ai un peu de mal à comprendre comment et pourquoi le monoxyde de carbone se diffuse dans une habitation s'il n'y a pas de convection forcée.

Merci pour vos réponses
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[LPFR]

Bonjour.
Même s’il n’y a pas de convection forcée (avec un ventilateur, par exemple), il y a presque toujours de la convection thermique à cause des différences de température entre les parois d’une pièce. Et de la convection « forcée » à cause de la respiration des futures victimes et de leurs déplacements.
Évidement, s’il s’agit.d’un appareil de chauffage, la convection thermique est évidente.
Le mélange ne sera pas totalement homogène qu’a condition d’attendre assez longtemps. Mais dans ce cas, peut-être qu’il n’y aura plus personne de vivant pour lire la mesure.

Vous n’avez qu’à faire exploser un boule puante (je suis poli) quelque part dans une pièce. Même s’il n’y a pas de courants d’air et même si le sulfure d’hydrogène est bien plus dense que l’air, l’odeur de répandra dans toute la pièce.
Au revoir.

[mach3]

Pas besoin de convection pour que deux gaz se mélangent dans une pièce, même si ils ont une densité différente : il n'y a pas assez de hauteur pour que la ségrégation en fonction de la densité soit significative. Au moment de leur dégagement, les gaz plus légers vont monter, les gaz plus lourds vont descendre dans un premier temps, simplement par différence de densité. Le gaz dégagé et l'air de la pièce n'ont alors pas eu le temps de se "voir", mais cela ne durera pas, il finiront par s'homogénéiser totalement dans la pièce.
Même sans convection, il reste la diffusion. Les molécules de gaz sont animées de vitesse relativement élevées (de l'ordre de la centaine de mètres par seconde), mais elles entrent très souvent en collision entre elles (en moyenne une molécule de gaz ne parcourt guère plus qu'une centaine de nanomètres avant de rencontrer une consoeur qui l'enverra bouler dans une autre direction aléatoire), ce qui fait qu'elles ne progressent que très lentement. Par le jeu de collision fréquentes et aléatoires, tôt ou tard chaque molécule aura fini par explorer tous les recoins de la pièce. Voir par exemple cette petite animation (et l'imaginer en plus grand et avec beaucoup plus de particules) :

https://en.wikipedia.org/wiki/Diffus...nal_motion.gif

Avez vous déjà vu l'expérience de la goutte d'encre dans un verre d'eau (qu'on a laissé reposer un certain temps pour qu'il n'y ait plus de convection significative), l'encre, lentement mais surement (il faut une durée de l'ordre de l'heure pour qu'il n'y ait plus d'inhomogénéité visible à l'oeil) se répand dans la totalité du verre d'eau, par diffusion. Pour vous donner un ordre de grandeur, sachez que la diffusion est à peu près 10000 fois plus rapide dans un gaz que dans un liquide. Il faut une bonne heure dans un verre de liquide de 10dm³, donc, à la serpe et si je ne fais pas erreur, à peu près la même durée pour un gaz dans une pièce de 100m³ (~2m x 7m x 7m)

m@ch3

[bonhommr]

Bonjour,

merci pour ces réponses, c'est plus clair pour moi.
En lisant cet article qui reprend l'animation https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%...9tique_des_gaz, je comprend maintenant que même sans différence de pression ou de température, les gaz vont tendre vers un mélange homogène (mouvement brownien).

Si je veux estimer la vitesse de diffusion du monoxyde de carbone dans l'air, je crois que je n'ai plus qu'à étudier la Loi de distribution des vitesses de Maxwell .

Merci pour vos éclaircissement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Non. C’est plutôt la loi de Fick.
Il ne vous reste qu’à trouver le coefficient de diffusion entre l’air et le CO (il faut chercher).
Par la suite, il faut résoudre l’équation :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Diffus..._de_la_chaleur

Mais c’est inutile. Si la diffusion permet le mélange sans convection, il est très difficile de trouver, pour des fluides, des cas où la convection est moins importante que la diffusion.

L’exemple de mach3 du verre d’eau et de la goutte d’encre est celui que l’on donne aux potaches. Un exemple valide serait celui utilisant un gel (même léger, mais qui bloque la convection).

La diffusion est très rapide pour des distances très courtes (la communication au niveau des synapses est due à la diffusion). Mais des que les distances sont macroscopiques, les temps deviennent énormes.
Au revoir.