- plongée
- On parle de plongée lorsqu'une personne pénètre dans l'eau, dans un caisson ou dans tout autre environnement et qu'elle est soumise à une pression supérieure à 0,1 atm par rapport à la pression atmosphérique locale et que, pour survivre dans un tel environnement, elle respire de l'air ou d'autres gaz respiratoires à une pression supérieure à la pression atmosphérique locale.
- gaz
- propriétés physiques des gaz
- la pression atmosphérique au niveau de la mer est de 1 atm (équivalent à 101,3 kPa) c'est la pression à laquelle sont soumises toutes les parties du corps humain au niveau de la mer.
- L'eau est beaucoup plus dense que l'air (1 litre d'eau douce pèse 1 kg, tandis que 1 litre d'air pèse 0,0012 kg)
- une colonne d'eau de 10 m de haut exerce une pression de 1 atm, de sorte que pour chaque tranche de 10 m de profondeur à laquelle le plongeur descend dans la mer, son corps subit une augmentation de la pression ambiante de 1 atm
- Ainsi, à une profondeur de 30 m par exemple, le plongeur subira une pression totale de 4 atm (3 atm dus à la pression de l'eau plus 1 atm supplémentaire dû à la pression de l'atmosphère elle-même).
- les lois sur les gaz et la solubilité des gaz sont des éléments importants à prendre en compte lors de la plongée :
- La loi de Boyle
- La loi de Boyle stipule qu'à température constante, la pression et le volume du gaz sont inversement proportionnels :
- PV=kLa loi de Boyle stipule qu'à température constante, la pression et le volume du gaz sont inversement liés : PV=k, où P est la pression totale du gaz et V le volume du gaz. k est une constante pour un gaz ou un mélange de gaz donné
- Les cavités du corps qui contiennent du gaz sont affectées par la pression, comme l'indique la loi de Boyle.
- par exemple, l'air contenu dans les poumons d'un plongeur en apnée à la surface se réduit de moitié à une profondeur de 10 m, d'un tiers à une profondeur de 20 m, etc.
- les plongeurs en scaphandre autonome respirent du gaz à la pression ambiante de l'eau qui les entoure, ce qui leur permet de respirer aisément
- cependant, à mesure que le plongeur descend en profondeur, le gaz fourni devient plus dense et le travail de respiration devient plus difficile
- lorsque le volume de gaz diminue et qu'il n'est pas possible d'aspirer du gaz supplémentaire pour occuper cet espace, celui-ci sera rempli par les tissus du corps ou par les vêtements - cette situation est appelée "compression".
- Loi de Dalton sur les pressions partielles
- La pression exercée par un mélange de gaz ne réagissant pas est la somme des pressions qui seraient exercées par les gaz individuels si chacun d'eux occupait seul le même volume :
- PépanieP1+P2+...Pnoù Pn est la pression partielle du gaz n et Ptotal la pression totale des gaz.
- Loi de Henry sur la solubilité des gaz dans un liquide
- la masse d'un gaz légèrement soluble mais inerte qui se dissout dans une quantité donnée d'un liquide à une température constante est proportionnelle à la pression partielle de ce gaz au-dessus du liquide.
- Mathématiquement : mn=cnPn
- où mn est la masse de gaz n qui se dissout dans le liquide, cn est la constante de solubilité du gaz n et Pn est la pression partielle du gaz n au-dessus du liquide.
Alors que les gaz sont très compressibles, le degré de compressibilité des tissus de l'organisme varie.
- par exemple, les tissus nerveux commenceront à présenter une altération des fonctions physiologiques à une profondeur d'environ 150 m, mais les os ne seront déformés qu'à des pressions beaucoup plus élevées.
Effets physiologiques d'une augmentation de la pression
- Les effets physiologiques d'un changement de pression sur le plongeur sont dus en grande partie aux gaz qu'il respire. On peut considérer que la plongée se déroule en deux étapes :
- 1. La descente et le séjour en profondeur.
- 2. La remontée - la décompression