Plan du cours Rappel sur les notions de pression Loi de mariotte

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1 Les variations de volume et leurs conséquences en plongée (Loi de Mariotte & Barotraumatismes)

2 Plan du cours Rappel sur les notions de pression Loi de mariotte
Les Barotraumatismes Les autres applications

3 Rappel sur les notions de pression
P. Atmosphérique 1 Bar P. Relative +1 bar tous les 10 m P. absolue = P. atmosphérique + P. relative

4 Loi de Boyle – Mariotte (1/3)
Mise en évidence Force exercée sur le piston d’une pompe à vélo, plus la force est importante et plus le piston s’enfonce. Les gaz sont compressibles, sous l’effet de la pression, leur volume diminue. L’air respiré, dans un volume clos se met à la pression environnante ou ambiante. Le volume d’air respiré au cours de la plongée varie donc lorsque la pression varie. Définition Pour un volume fermé, le produit de la pression (P) par le volume (V) est constant donc le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il reçoit.  P*V = Constante ou P1*V1 =P2*V2 A la descente, la profondeur augmente, donc P => l’air est comprimé et le volume des gaz diminue donc V A la remontée, la profondeur diminue, donc P => l’air se détend et le volume des gaz augmente donc V

5 Loi de Boyle – Mariotte (2/3)
Expérience Les variations de volume sont plus importantes près de la surface : le volume de gaz double entre 10m et la surface. C’est la raison pour laquelle les barotraumatismes sont plus nombreux et plus grave dans cette zone.

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8 La Pression 0 m (Surface) 0 bar 1 bar 10 m 2 bars +100 % 20 m 3 bars
Tableau Récapitulatif : Profondeur Pression relative Pression atmo Pression absolue Variation de pression sur 10 m (à la descente) Variation volume Variation de pression sur 10 m (à la remontée) 0 m (Surface) 0 bar 1 bar 10 m 2 bars +100 % 20 m 3 bars +50 % 30 m 4 bars +33 % 40 m 5 bars +25 % 50 m 6 bars +20% 1L

9 La Pression 0 m (Surface) 0 bar 1 bar 6L +100% 10 m 2 bars +100 % 3L
Tableau Récapitulatif : Profondeur Pression relative Pression atmo Pression absolue Variation de pression sur 10 m (à la descente) Variation volume Variation de pression sur 10 m (à la remontée) 0 m (Surface) 0 bar 1 bar 6L +100% 10 m 2 bars +100 % 3L +50% 20 m 3 bars +50 % 2L +33% 30 m 4 bars +33 % 1,5L +25% 40 m 5 bars +25 % 1,2L +20% 50 m 6 bars 1L

10 11.9 5/11.9=0,42

11 11.9 5/11.9=0,42

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14 Loi de Boyle – Mariotte (3/3)
Exercices d’application Exercice 1 : Une bouée d’un volume de 20 litres est remplie au quart à 20 m de profondeur. Quel sera son volume en surface ? Correction exercice 1 : Volume de la bouée à 20m => 20 litres / 4 = 5litres, Pression à 20m => 3 bars Pression en surface => 1 bar, Cherchons le volume de la bouée en surface Loi de Mariotte => P20m*V20m = PSurf * VSurf donc 3 (bars) * 5 (litres) = 1 (bar) * VSurf (litres) Donc VSurf = (3 * 5) / 1 = 15 litres

15 Barotraumatismes (1/8) Mécanisme général
Le corps humain contient de nombreuses cavités naturelles remplies d’air. En plongée, le masque s’y ajoute. En cas de non équilibre avec la pression ambiante lors des variations de pression, ces cavités peuvent subir des lésions. Un barotraumatisme est donc une lésion provoquée par une variation de pression et est directement lié à la loi de Mariotte. Mécanisme général Une cavité du corps ne communique plus avec l’extérieur (et ne peux donc plus équilibrer) Quand on descend, la pression augmente et le volume d’air dans la cavité diminue (en attirant les parois souple : dépression) Quand on remonte, la pression diminue et le volume de l’air dans la cavité augmente (forçant sur les tissus : surpression)

16 Barotraumatismes (2/8) Placage du masque
Cause : La pression augmentant à la descente, le volume d’air dans le masque diminue. La jupe du masque se déforme et le masque se rapproche du visage. La pression dans les capillaires sanguins autour et dans les yeux n’est plus compensée. Symptômes : On ressent une gène, puis une douleur, une sensation d’aspiration ; peuvent venir des saignements de nez, l’œil devient rouge puis au « beurre noir ».

17 Barotraumatismes (3/8) Barotraumatisme des sinus
Cause : Les sinus sont des cavités creusées dans les os de la face et du crâne, qui communiquent avec les fosses nasales par des canaux très étroits, assurant ainsi l’équilibre des pressions. Lorsque ces canaux sont bouchés, lorsque l’on est enrhumé (rhinite) ou dans le cas d’une déviation de la cloison nasale, l’équilibre ne se fait plus. Si cela arrive à la descente, la pression augmentant, le volume d’air dans les sinus diminue et les muqueuses sont attirées vers l’intérieur. Au contraire, à la remontée, la pression décroît, le volume d’air dans les sinus augmente et les muqueuses sont écrasées. Symptômes : On ressent d’abord une gêne, puis une douleur au front et aux maxillaires selon les sinus touchés ; viennent finalement les hémorragies.

18 Barotraumatismes (4/8) Barotraumatisme des oreilles
Cause : L’oreille est isolée de l’extérieur par une membrane souple, le tympan. Derrière le tympan, l’oreille moyenne est relié aux fosses nasales par un minuscule conduit, la trompe d’eustache assurant l’équilibre de pression. Lorsque la trompe d’eustache est obstruée, en cas de rhume par exemple, l’équilibre ne se fait plus. Dans ce cas, à la descente, la pression augmente du côté extérieur du tympan, mais pas du côté intérieur. Le tympan se déforme alors vers l’intérieur, éventuellement jusqu’à la rupture. Symptômes : Une gêne ou une douleur apparaît, puis une douleur violente et plus bas, dans le cas d’une rupture, une hémorragie peut s’ajouter à la douleur.

19 Barotraumatismes (5/8) Barotraumatisme des dents
Cause : L’air peut s’infiltrer tout doucement à l’intérieur d’un trou (mauvais plombage, carie) dans une dent pendant la plongée. En remontant, l’air se dilate, mais n’a pas le temps de s’échapper. Symptômes : On ressent une gène, plus rarement une forte douleur au niveau du nerf.

20 Barotraumatismes (6/8) La surpression pulmonaire est l’accident le plus grave et le plus dangereux en plongée. Il est susceptible d’arriver le plus fréquemment entre 0 et 10 mètres, zone dans laquelle évoluent les débutants. Barotraumatisme des poumons « Surpression pulmonaire » Cause : Le plongeur respire de l’air à la pression ambiante délivrée par le détendeur. Il y a alors équipression entre la pression extérieure et la pression intérieure aux poumons. Lors de la remontée, si l’expiration est bloquée, la pression intérieure devient supérieure à la pression extérieure (qui elle diminue au fur et à mesure que l’on remonte). Le volume d’air dans les poumons augmente pour obtenir l’équipression, or les poumons ne sont pas extensibles à l’infini … Symptômes : Selon l’avancée des atteintes, on ressent d’abord une douleur aux poumons, une difficulté à inspirer, puis à respirer, viennent ensuite la toux et des crachats sanguins, des emphysèmes sous-cutané (bulles d’air autour du cou), puis des troubles des sens, céphalées, convulsions, le tout pouvant aller jusqu’à l’arrêt respiratoire puis cardiaque !

21 Barotraumatismes (7/8) symptômes sens Conduite à tenir Prévention
Commentaire Placage de masque : Douleur aux yeux Yeux injectés de sang Paupières gonflées et violacées (effet de ventouse) Descente Rééquilibrer les pressions en soufflant par le nez Souffler régulièrement par le nez à la descente surtout dans l’espace proche. Ne pas trop serrer le masque. Pas de conséquence grave Oreilles : Gêne puis douleur jusqu’à rupture du typan, vertiges , saignement. Descente le plus souvent. Montée parfois Revenir en arrière et reprendre la progression lentement. (ou renoncer à la plongée pour cette fois) manœuvre de vasalva ou BTV Equilibrer régulièrement à la descente surtout dans l’espace proche (manœuvre de vasalva ou BTV=béance tubulaire volontaire) Ne pas plongée si on est enrhumé. Ne pas forcer à la descente. Consulter un ORL périodiquement ou en cas d’incidents répétitifs. Pas de goutte sans prescription de l’ORL. Sinus : Douleurs au front et/ou sous les yeux, saignements et Montée Ne pas plongée en cas de sinusite ou rhumes. Se rincer les sinus à l’eau de mer.

22 Barotraumatismes (8/8) symptômes sens Conduite à tenir Prévention
Commentaire Dents : Douleur qui peut aller jusqu’à la syncope si éclatement Montée Remonter le plus lentement possible Consulter un dentiste. (ou renoncer à la plongée pour cette fois) Faire vérifier par un dentiste le bon état des dents. Bonne hygiène dentaire. Intestins / estomac : Douleur abdominale pouvant aller jusqu’à une syncope (rare) Centre hyperbare (dans les cas extrêmes). Eviter les boissons gazeuses et les féculents. Eviter les déglutitions pendant la plongée. Eviter les combinaisons trop serrées Poumons (surpression pulmonaire) : Douleurs au thorax, sensation d’étouffement, respiration superficielle, toux, crachat sanguin, signes neurologiques haut (hémiplégie, troubles vision, etc.. jusqu’à perte de connaissance), coma, mort. Mise sous O2 Evacuation d’urgence (Ceci n’est évidemment pas du ressort du N2 qui n’est pas secouriste) Insister sur l’expiration à la remontée. bonne maîtrise technique, bien connaître son gilet et s’entraîner régulièrement, contrôle de soi, remonter lentement, se méfier du froid, du courant (essouflement) Accident très grave plus fréquent chez les débutants. On ne donne pas d’air à un apnéiste.

23 Barotraumatismes Ne pas donner d ’air à un plongeur en apnée Pourquoi?

24 Autres applications (1/7)
Remplissage des bouteilles Exercice  : Un plongeur dispose d’un bloc de 12 litres gonflé à 200 bars, quel est le volume d ’air qu ’il contient si il est ouvert a la pression atmosphérique? Correction exercice  : Pression disponible dans la bouteille : 200 bars Volume disponible dans la bouteille en surface : 200 * 12 = 1800 l Loi de Mariotte => PSurf*VSurf = 200*12 => 1 (bar)* (litres) = 200 *12 = 2400 / 1 2400 litres en surface

25 Autres applications (2/7)
Autonomie Notre autonomie en air diminue avec la profondeur, proportionnellement à la pression. Ainsi, un plongeur ayant une autonomie de 1 heure en surface verra celle-ci divisée par 2 à 10 m (30min) et par 4 à 30 m (15min).

26 Autres applications (3/7)
Exercices d’application Exercice 1 : Un plongeur dispose d’un bloc de 12 litres gonflé à 200 bars, sa réserve est de 30 bars et sa consommation de 15 l/min en surface. 1°) Quelle est son autonomie à 20 m sans tenir compte de la réserve ? 2°) Quelle est son autonomie à 30 m en tenant compte de la réserve ?

27 Autres applications (4/7)
Exercices d’application

28 Autres applications (5/7)
Exercices d’application Exercice 2 : En supposant que nous restions à la même profondeur de 20m, combien de temps pouvons nous plonger avec un bloc de 12 litres gonflé à 200 bars, si on décide d’interrompre la plongée lorsqu’il ne reste que 50 bars, sachant que la consommation moyenne d’un plongeur est de 20 l / min ? Correction exercice 2 : Pression disponible dans la bouteille : 200 bars – 50 bars (réserve) = 150 bars, volume respirable de 20 l / min, pression à 20m de 3 bars Volume disponible dans la bouteille en surface : 150 * 12 = 1800 l Loi de Mariotte => PSurf*VSurf = P20m*V20m => 1 (bar)*1800 (litres) = 3 (bars)*V20m donc V20m = 1800 / 3 => V20m = 600 litres donc la consommation sera de 600 l / 20 l/min soit 30 mn

29 Autres applications (6/7)
Exercices d’application Exercice : Une ancre de 10 kilos et d’un volume de 5 dm3 (1 dm3 = 1 litre) est découverte à 40 m de profondeur, elle est accrochée à un parachute ou on introduit 5 litres d’air. 1°) Est-ce que l’ancre remonte toute seule ? 2°) Quel sera le volume du parachute en surface ? Correction exercice : 1°) C’est une application du principe d’Archimède : Papp = Préel – Parch PApp = 10 – 5 = 5 Kg Si on insuffle 5 litres dans le parachute, le poids apparent devient nul et la flottabilité est donc nulle. L’ancre ne remonte donc pas toute seule 2°) C’est une application de la loi de Mariotte : P40m*V40m = PSurf*VSurf 5 (bars)*5(litres) = 1(bar)*VSurf => VSurf = 25 litres

30 Autres applications (7/7)
Exercices d’application Exercice 4 : Une ancre de 10 kilos et d’un volume de 5 dm3 (1 dm3 = 1 litre) est découverte à 40 m de profondeur, elle est accrochée à un parachute ou on introduit 5 litres d’air. 1°) Est-ce que l’ancre remonte toute seule ? 2°) Quel sera le volume du parachute en surface ? Correction exercice 4 : 1°) C’est une application du principe d’Archimède : Papp = Préel – Parch PApp = 10 – 5 = 5 Kg Si on insuffle 5 litres dans le parachute, le poids apparent devient nul et la flottabilité est donc nulle. L’ancre ne remonte donc pas toute seule 2°) C’est une application de la loi de Mariotte : P40m*V40m = PSurf*VSurf 5 (bars)*5(litres) = 1(bar)*VSurf => VSurf = 25 litres