PHYSIQUE ET ACCIDENTS BIOCHIMIQUES

PHYSIQUE Notions de pression Loi de Mariotte Loi de Henry Principe d’Archimède Loi de Dalton

Notion de Pression

Notion de Pression P = F/S La pression (P) est une force (F) appliquée à une surface (S) P = F/S Plus la force est grande, plus la pression est élevée. A force équivalente, la pression sera d'autant plus élevée que la surface est petite.

Notion de Pression hauteur de mercure (mmHG) La pression en bars (b) pascals (Pa) 1bar est la pression exercée par 1Kg sur 1cm2 de surface 10m de (hauteur d'eau). 1bar = 760mmHG = 100000Pa(1000Hpa) Expérience (évier, radiateur)

Notion de Pression Ptotale = Phydro + Patm Question: A quelle pression serez-vous soumis à 30 mètres de profondeur en plongée en mer? Idem pour 40 mètres. Nb: De la surface à 10m de fond, on double la pression environnante qui passe de 1b à 2b. Quand on passe de 10m à 20m: Même distance(10m), mais la pression n'augmente que de 50% (de 2 à 3 bars).

Loi de Mariotte

Loi de Mariotte PV = Cste La loi de Mariotte: A température constante, le volume (V) d'un gaz varie en raison inverse de sa pression (P). En fait on utilise la formule simplifiée en plongée: PV = Cste

Loi de Mariotte Un gaz ayant un certain volume à la surface de l'eau verra ce même volume diminuer au fur et à mesure qu'on le descend sous l'eau. Ainsi, 20 litres d'air à la surface (1 bar) n'en feront plus que 5 à 30 m de profondeur (Ptot=4b).

Loi de Henry

Loi de Henry La loi de Henry: C’est la dissolution des gaz dans les liquides à température constante. Donc à température donnée, la quantité de gaz dissous à saturation dans un liquide est proportionnelle à la pression du gaz au-dessus du liquide. A pression atmosphérique, les liquides que contient notre corps sont saturés à certaines valeurs par les différents gaz contenus dans l'air, l'azote notamment. Etre saturé signifie qu'une proportion équilibrée des différents gaz contenus dans l'air est dissoute dans nos tissus.

Loi de Henry Si la pression ambiante augmente, lors de la descente par exemple, les valeurs de saturation de ces gaz vont changer et ce, proportionnellement à l'évolution de la pression ambiante. On passe par un stade de sous saturation A la remontée, la pression ambiante diminuant, nos tissus se retrouveront sursaturés en gaz qui vont vouloir s'échapper. Ils vont s'échapper pour que les valeurs de saturation tendent à retrouver des valeurs en conformité avec la pression ambiante. Si la baisse de pression consécutive à la remontée est trop rapide, ça fait des bulles. Ca peut être très dangereux pour l'organisme humain (voir l'accident de décompression). schéma

Le principe d'Archimède

Le principe d'Archimède Tout corps plongé dans un liquide reçoit une poussée (force) verticale s'appliquant de bas en haut équivalente au poids du volume d'eau déplacé par ce corps. Poids App. = Poids Surf. - Poids VolEau Pour simplifier, on considère en plongée que pour 1L d'air de volume, la poussée d'Archimède est de 1 kg

Le principe d'Archimède Exemple: Si vous pesez dans les 70 kg  et vous avez un volume de 68dm3 les poumons vidés; votre poids apparent en immersion sera de 70-68 soit 2 kg. Votre flottabilité est négative et vous coulerez. En gonflant vos poumons, vous allez passer à 71-72dm3. Votre poids apparent sous l'eau est de 70-72, soit -2kg. Votre flottabilité est positive et vous flottez. En dehors de la respiration nécessaire, on joue beaucoup sur le volume d'air dans les poumons en plongée pour modifier sa flottabilité. Ca s'appelle technique du poumon ballast.

Le principe d'Archimède Les applications directes de cette loi sont très nombreuses en plongée : Une bouteille est plus légère dans l'eau que dans l'air (Ouf !!) Le poumon ballast : en respirant, on fait varier son volume (il augmentera à l’inspiration et diminuera à l’expiration) ce qui fait varier la poussée d'Archimède et donc le poids apparent. On peut ainsi monter ou descendre sous l'eau. La combinaison : faite de micro-bulles d’air emprisonnées dans du Néoprène, avec la pression, ces bulles vont s’écraser et le poids apparent va augmenter. La stab : en faisant varier son volume, on va essayer de se stabiliser. Cela va permettre de remédier à l’écrasement de la combinaison. Et de bien flotter en surface. Le lestage (ceinture de plomb) : il permet d’augmenter son poids apparent (on se rend vite compte qu’on est trop léger dans l’eau à cause de la combinaison).

LOI DE DALTON

PPgaz1 + PPg2 + . . . + PPgn = Pmélange Loi de Dalton La pression partielle: PPgaz=Pabs x %gaz la pression d'un mélange gazeux peut être considérée comme la somme des pressions de chaque gaz le constituant PPgaz1 + PPg2 + . . . + PPgn = Pmélange

Loi de Dalton La pression de l'air (80% N2 - 20% O2) à la surface de la mer est de 1bar. La pression partielle d'azote (PPN2) = 0.8bars. La pression partielle d'oxygène (PPO2) = 0.2bars. Lorsqu'on descend plonger, l'air respiré est à la pression du milieu et cette pression augmente avec la profondeur. En conséquence, la pression partielle des gaz constituant cet air augmente également. Exercice: PP des gaz à 10m? PP des gaz à 30m? Cela explique les narcoses à l'azote, les intoxications à l'oxygène (PPmax= 1,6 bar) et  aussi la nécessité d'effectuer des paliers, cela en liaison avec la loi de Henry et les facteurs de saturation-désaturation de l'azote emmagasiné dans le corps lors d'une plongée.