Pression – Mariotte - Vision formation N2 – Janvier 2014 Yves Cazé presentation title

Pourquoi la consommation augmente-t-elle avec la profondeur ? quelques questions … Pourquoi la consommation augmente-t-elle avec la profondeur ? Pourquoi doit-on équilibrer les oreilles surtout lors des premiers mètres ? Pourquoi tout est « bleu » après 40m ? presentation title 2

Comprendre l’effet de la pression sur les gaz Objectifs du cours Comprendre l’effet de la pression sur les gaz Savoir estimer son autonomie selon la profondeur La vision sous l’eau cours théorique N2 – Flottabilité Archimède et Audition presentation title 3

ordre du jour introduction partie 1 Rappels sur la notion de pression partie 2 Effets de la pression sur les gaz partie 3 Impacts sur l’autonomie en plongée partie 4 La vision sous l’eau conclusion presentation title

profondeur et pression partie 1 : profondeur et pression presentation title 5

Rappels : la pression atmosphérique exprimée en bars, en Pascal (Pa), ou en millimètres de mercure (mmHg) … 1 000 hPa = 1 bar = 760 mmHg (environ) baromètre presentation title 6

Variations de pression atmosphérique En montagne, la pression atmosphérique baisse de 0,1 bar tous les 1000m  à 2000m, la pression atmosphérique n’est que de 0,8 bar environ  impact sur la plongée en altitude : cf. cours N3 En avion, les cabines sont pressurisées à 0,76 bar environ (équivalent 2400m)  risque d’accident de décompression  cf. cours sur les ADD presentation title 7

Ordinateurs de plongée et altitude Lac d’Aiguebelette : 390m Lac de Paladru : 492m Lac Léman : 372m Tignes : 2100m Chamagnieu : 220m Lac du Bourget : 232m Lac d’Annecy : 447m

Rappels : notion de pression hydrostatique 10m -- P hydrostatique = 1 bar 20m -- P hydrostatique = 2 bars 30m -- P hydrostatique = 3 bars 40m -- P hydrostatique = 4 bars Pression hydrostatique = pression due à la colonne d’eau Tous les 10m, la pression hydrostatique augmente de 1 bar presentation title 9

Rappels : pression absolue, atmosphérique, hydrostatique Pabsolue = Patmo + Phydrostatique presentation title 10

Quelle est la pression absolue subie à 34m ? Exercices Quelle est la pression absolue subie à 34m ? Réponse : pression absolue à 34m = 1bar de pression atm + 3,4 bars de pression hydrostatique = 4,4 bars presentation title 11

A quelle profondeur, la pression absolue est de 1,3 bar ? Exercices A quelle profondeur, la pression absolue est de 1,3 bar ? Réponse : pression hydrostatique = 1,3 – 1 = 0,3 profondeur = 10 * Phydro = 3m presentation title 12

Exercice Profondeur Pression Atmosphérique Pression Hydrostatique Pression absolue surface 20m 3 bars 2 bars 42m 2,6 bars 4,3 bars

Effets de la pression sur les gaz partie 2 : Effets de la pression sur les gaz presentation title 14

Les gaz sont compressibles et élastiques Principe de la pompe à vélo : le volume diminue et la pression augmente On peut comprimer un gaz (par ex. 200bars dans le bloc) C’est réversible : on peut le détendre : pour faire baisser la pression principe du « détendeur »  on parle d’élasticité des gaz NB : Au contraire des gaz, les liquides et solides sont très peu compressibles http://www.youtube.com/watch?v=hPhY6MZCv5U presentation title 15

et si on plongeait un ballon dans l’eau .. volume en surface : 4L 5m -- volume à 10m : 2L 10m --

Pression * Volume = constante Mariotte ce que nous dit Mariotte : et donc : P1 * V1 = P2 * V2 Pression * Volume = constante presentation title 17

Quelques calculs autour de P1.V1=P2.V2 (Mariotte) Pour notre ballon, en surface : P * V = 1 * 4 = 4 Pour trouver le volume du ballon à une profondeur donnée : V = (Psurface * Vsurface) / Pabsolue = 4 / Pabsolue Profondeur Pression Hydrostatique Pression absolue Volume du ballon surface 0 bar 1 bar 4 Litres 10m 2 bars 2 Litres 20m 3 bars 1,33 Litre 30m 4 bars 1 Litre 40m 5 bars 0,8 Litre 50m 6 bars 0,67 Litre 60m 7 bars 0,57 Litre + 100% + 50% + 33% + 25% + 19% + 18%

Mariotte, perturbateur d’équilibre A la descente : avec l’augmentation de pression, le volume de la combinaison diminue (micro bulles d’air dans le néoprène)  la poussée d’Archimède diminue  il faut gonfler la stab A la remontée : l’air que l’on a injecté dans la stab prend de plus en plus de volume (Mariotte)  cela augmente la poussée d’Archimède  il faut vider régulièrement la stab Au palier, les variations de volumes sont très importantes  poumon ballast très efficace  attention au surlestage imposant de gonfler la stab au palier  dur à gérer presentation title 19

Mariotte source d’accident… (cf. cours sur les barotraumatismes) Tous les volumes gazeux « subissent » Mariotte air dans le masque air dans l’oreille moyenne (derrière le tympan) air dans les sinus air dans les poumons A la descente : le volume du masque diminue  placage de masque le volume dans l’oreille moyenne diminue  besoin d’équilibrer A la remontée : l’air dans les sinus prend du volume et a du mal à s’évacuer en cas de rhume le volume d’air dans les poumons augmente dangereusement si l’on bloque sa respiration  risque de surpression pulmonaire presentation title 20

Exercices Dans une piscine, à 2m de fond, un plongeur remplit ses poumons de 5L d’air et remonte à la surface en bloquant sa respiration. Que va-t-il se passer ? Réponse : pression absolue à 2m = 1 + 0,2 = 1,2 bar P2m * V2m = Psurf * Vsurf Vsurf = 1,2 * 5 = 6 L  Risque de provoquer des lésions pulmonaires presentation title 21

Impacts sur l’autonomie en plongée partie 3 : Impacts sur l’autonomie en plongée presentation title 22

Rappel : Pression délivrée par le détendeur Le détendeur permet de fournir de l’air à la pression absolue  plus la profondeur augmente, plus la pression respirée est importante Par exemple : à la surface : on respire de l’air à 1bar à 20m : le détendeur fournit de l’air à 3 bars à 40m : le détendeur fournit de l’air à 5 bars Plus la profondeur est grande, plus la densité de l’air respiré est grande  augmente le risque d’essoufflement presentation title 23

Autonomie en surface On utilise une bouteille contenant de l’air comprimé par exemple : air comprimé à 200 bar dans un volume de 12 L Quantité d’air disponible en surface ? Pression en surface = 1bar Psurf * Vsurf = Pbloc * Vbloc  1* Vsurf = 200 * 12 = 2400 litres en surface on dispose de 2400 litres d’air Quelle autonomie en surface ? on suppose une consommation moyenne de 20L/min l’autonomie est donc de 2400/20=120 min = 2 heures presentation title 24

Autonomie à 40m On utilise une bouteille contenant de l’air comprimé par exemple : air comprimé à 200 bar dans un volume de 12 L Quantité d’air disponible à 40m ? Pression absolue à 40m = 5 bars P40m * V40m = Pbloc * Vbloc  5 * Vsurf = 200 * 12 = 2400 en surface on dispose de 480 litres d’air (2400 / 5) Quelle autonomie à 40m ? on suppose une consommation moyenne de 20L/min l’autonomie est donc de 480/20 = 24 min Quelle autonomie à 40m si l’on veut garder une réserve de 50 bar ? air disponible : (200-50)*12/5=360litres l’autonomie est donc de 360/20 = 18 min ! presentation title 25

Exercices Calculer l’autonomie dont on dispose à 20m avec un bloc 15l gonflé à 250 bars, en gardant une réserve de 50 bars. (avec une consommation de 20L/min) Réponse : quantité d’air en surface : 15 * (250-50) = 3000 Litres Pression abolue à 20m : 1 + 2 = 3 bars Volume disponible à 20m : 3 * V = 3000  V = 1000 Litres Autonomie = 1000 / 20 = 50min presentation title 26

Exercices Au cours d’une plongée à 30m vous souhaitez remonter à l’aide d’un parachute de relevage de 100L un bloc de béton de 120kg pour un volume de 40 L. Le parachute sera-t-il assez grand ? Combien de bars seront consommés sur la bouteille de 12L ? Réponse : poids apparent béton = 120 – 40 = 80kg Il faut une poussée de 80kg  donc 80L d’air dans le parachute il est assez grand Pression absolue = 4 bars P1.V1 = P2.V2  4 * 80 = P * 12  P = 4*80/12 = 26 bars presentation title 27

partie 4 : La vision en plongée presentation title 28

Diffusion de la lumière du soleil dans l’eau Une partie du rayonnement est réfléchie surtout quand le soleil est bas La partie réfractée subit de l’absorption

Perception modifiée : taille et distances sans masque, on voit flou (forte hypermétropie !)  besoin de porter un masque sous l’eau Le masque modifie les perceptions : les objets semblent plus proches (diminution de ¾) ils semblent plus gros (augmentation de 4/3) champ visuel restreint (à cause du masque) presentation title 30

Altération des couleurs affaiblissement du rayonnement il fait de plus en plus sombre .. atténuation différenciée des couleurs à partir de 40m il ne reste plus que le bleu ! avec un phare on retrouve les “vraies” couleurs presentation title 31

Conclusion presentation title 32

Pour plonger en autonomie en toute sécurité… 1 A l’approche de la surface, les variations de volumes dans la stab et les poumons sont très importantes --> WARNING Quand on planifie une plongée, ne pas oublier de faire un calcul d’autonomie Pour les plongées profondes, un phare permet de retrouver luminosité et couleurs vraies 2 3 presentation title

merci Prochain cours : les barotraumatismes presentation title