Baleine
Contrairement aux poissons dont la température corporelle varie en fonction de la température de l’eau, les baleines maintiennent leur température corporelle à 37°C.
Pour rester longtemps sous l’eau elles fixent du dioxygène à l’aide de myoglobine contenue dans leur muscle. La réaction s’écrit :
$$\mathrm{Mb}+ \mathrm{O_2} \rightleftharpoons \mathrm{MbO_2}$$
Données pour cette réaction à $T=37^\circ\mathrm{C}$ :
- $\Delta_r G^\circ\big(\mathrm{Mb}+\mathrm{O_2}\to\mathrm{MbO_2}\big)= \pu{-33 kJ*mol-1}$
- $M(\mathrm{Mb})=\pu{17 kg*mol-1}$
- On suppose que 20 % de la masse de la baleine est de la myoglobine.
On appelle constante de Henry $K_h$ la constante d’équilibre de la réaction : $$\mathrm{O_2(g)} \rightleftharpoons \mathrm{O_2(aq)}$$
Données pour cette réaction à 25°C :
- $K^\circ(298\,\mathrm{K})=1.3\times10^{-3}$
- $\Delta_r H^\circ = -12.0\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$
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Comment varie la solubilité de $\mathrm{O_2}$ dans l’eau avec la température ? Une truite préfère-t-elle 5°C ou 25°C ?
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On fait bouillir de l’eau, on la laisse refroidir puis on y met un poisson : il meurt. Pourquoi ?
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Calculer la constante de Henry à 37°C.
On définit le coefficient de saturation $Y$ par $Y=\frac{[\mathrm{MbO_2}]}{[\mathrm{MbO_2}]+[\mathrm{Mb}]}$.
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Montrer que $Y=\dfrac{P_{\mathrm{O_2}}}{P_{\mathrm{O_2}}+P^*}$.
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Interpréter $P^*$ et le calculer à 37°C.
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Sachant que $P_{\mathrm{O_2}}$ dans la myoglobine vaut 32 mbar, calculer $Y$.
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En déduire la quantité de $\mathrm{O_2}$ contenue dans 1 kg de baleine et la comparer à celle contenue dans 1 L de gaz à la même pression (32 mbar), à 37°C.
La puissance massique dépensée par une baleine pour se mouvoir et se thermoréguler peut descendre à $P=\pu{0,5 W*kg-1}$.
- En déduire combien de temps la baleine peut-elle rester sous l’eau.
Donnée :
- valeur moyenne de l'enthalpie standard de réaction de la combustion métabolique par mole d'oxygène consommé : $\left|\Delta H_{\text{met}}\right|\approx 4.6\times10^{2}\ \text{kJ·mol}^{-1}$