1

Réglementation

Physique

Matériel

CANNES JEUNESSE PLONGEEPaul Franchi

Février 1997 – révisé Nov 2002

N N II VV EE AA UU IIII

Physiologie

AccidentsTables

2

Quel est le seul équipement dont le plongeur ne peut pas se passer ?Quel est le seul équipement dont le plongeur ne peut pas se passer ?

Pourquoi un cours théorique ?

Couches basses:Réflexes conditionnés parl’entraînement pratique

Couches hautes:Savoir acquis par la formation théorique

Situations habituelles

Situations inhabituelles

Physique - Physio - Accidents - Tables - Matériel - Réglementation

3

Réglementation

Physique

Matériel

Physiologie

AccidentsTables

PressionsFlottabilitéCompressibil

itéPressions PartiellesDissolution

OptiqueAcoustique

Physique

N N II VV EE AA UU IIII

4

•Définition:La Pression est le résultat de l’application d’une Force sur une Surface •Définition:La Pression est le résultat de l’application d’une Force sur une Surface

Les Pressions

Newtoncm2bar

Application aux pressions:

atmosphérique (baromètre) des blocs (manomètre)

hydrostatique (détendeur) artérielle (tensiomètre)

Application aux pressions:

atmosphérique (baromètre) des blocs (manomètre)

hydrostatique (détendeur) artérielle (tensiomètre)

Kg

m2

Pascal

P = F / P = F / SS

Pascal:1 Pa = 1 N/m2 1 HPa= 100 Pa

Pascal:1 Pa = 1 N/m2 1 HPa= 100 Pa

bar:1 bar = 105 Pa = 1000 HPa = 1,020 Kg/cm2 1 bar = 1000 mb ≈ 1 kg/ cm2

bar:1 bar = 105 Pa = 1000 HPa = 1,020 Kg/cm2 1 bar = 1000 mb ≈ 1 kg/ cm2

Physique

5

Expériences:Pour une même Force, la Pression est d’autant plus petite que la Surface de contact est plus grande:

Ski, Surf, raquettes

Pour une même Force, la Pression est d’autant plus forte que la Surface de contact est plus petite:

Clou, Aiguille,Piston hydraulique

Expériences:Pour une même Force, la Pression est d’autant plus petite que la Surface de contact est plus grande:

Ski, Surf, raquettes

Pour une même Force, la Pression est d’autant plus forte que la Surface de contact est plus petite:

Clou, Aiguille,Piston hydraulique

Les Pressions

Exemple:Un surfeur pèse 80 kg tout équipé, il se tient debout:

• sur ses chaussures dont la surface de contact avec la neige est 400 cm2:• P = 80/400 =0,2 kg/ cm2 ≈ 0,2 bars

• sur son surf dont la surface de contact avec la neige est 0,4 m2 = 4000 cm2:• P = 80/4000 =0,02 kg/ cm2 ≈ 0,02 bars

Exemple:Un surfeur pèse 80 kg tout équipé, il se tient debout:

• sur ses chaussures dont la surface de contact avec la neige est 400 cm2:• P = 80/400 =0,2 kg/ cm2 ≈ 0,2 bars

• sur son surf dont la surface de contact avec la neige est 0,4 m2 = 4000 cm2:• P = 80/4000 =0,02 kg/ cm2 ≈ 0,02 bars

Physique

6

Définition:C’est la pression que nous subissons dans l’air. Cette pression est due au poids de l’air de l’atmosphère terrestre; elle diminue donc avec l’altitude.

Pression Atmosphérique au niveau de la mer PAtm = 1,013 bar = 1013 millibars

≈ 1 bar ≈ 1 kg/ cm2

Définition:C’est la pression que nous subissons dans l’air. Cette pression est due au poids de l’air de l’atmosphère terrestre; elle diminue donc avec l’altitude.

Pression Atmosphérique au niveau de la mer PAtm = 1,013 bar = 1013 millibars

≈ 1 bar ≈ 1 kg/ cm2

La Pression Atmosphérique

Variation avec l’altitude:Entre Cannes et Isola 2000, il y a une différence de pression de 200 millibars (env.) due au poids de 2000 m d’air

Variation avec l’altitude:Entre Cannes et Isola 2000, il y a une différence de pression de 200 millibars (env.) due au poids de 2000 m d’air

1013 mb

800 mb

0 m

2000 m

Physique

7

Expérience de Torricelli:La pression atmosphérique au niveau de la mer est celle exercée par une hauteur de 76 cm de mercure.

Poids de la colonne de mercure sur 1 cm2:76cm * 1cm2 * 13,59 g/cm3 = 1033 gPAtm = 1033 / 1020 = 1013 millibars

Expérience de Torricelli:La pression atmosphérique au niveau de la mer est celle exercée par une hauteur de 76 cm de mercure.

Poids de la colonne de mercure sur 1 cm2:76cm * 1cm2 * 13,59 g/cm3 = 1033 gPAtm = 1033 / 1020 = 1013 millibars

La Pression Atmosphérique

1013 mb 76 cm

Pressionpresque nulle

(vapeur de mercure)

Physique

8

Tout corps immergé subit une pression Hydrostatique due au poids de la colonne d’eau située au dessus de lui; cette pression (dite Relative) augmente donc avec la profondeur.Poids d’une colonne de 10 m d’eau:1000 cm x 1cm2 x 1 g/cm3 = 1 kg

Pression dans l’eau

La Pression Absolue est la somme des pressions Atmosphérique et Hydrostatique

La Pression Absolue est la somme des pressions Atmosphérique et Hydrostatique

1 cm2

10 m

P.Abs = PAtm + P. Rel. P.Abs (bar) = 1 + Prof.(m) / 10

La Pression Relative augmente de 1kg/cm2 (1 bar environ) tous les 10 m

Physique

La Pression s’exerce perpendiculairement sur toute les surfaces d’un corps immergé,

La Pression s’exerce perpendiculairement sur toute les surfaces d’un corps immergé,

eau

air

9

Pression Relative et Absolue en plongée ?

Calculs de Pression dans l’eau

Profondeur pour une pression donnée ? Profondeur pour une pression donnée ?

Physique

Prof(m) P Rel(b) P Abs(b)

0

3

10

15

20

25

30

P Abs(b) 1,2 2,5 3,5 4,8 5

Prof(m)

Physique

P.Abs (bar) = 1 + Prof.(m) / 10

Prof(m) =(P.Abs(bar)-1) *10

10

Flottabilité

Principe d’ArchimèdePoids apparentFlottabilité

LestagePoumon- BallastRelevage d’objets

Physique

11

Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de celui une poussée (force) verticale dirigée de bas en haut, égale au poids du volume de fluide déplacé

Cette force s’exerce sur le centre de carène de l’objet (centre de gravité du volume immergé)

PArchim = VOLimmergé * fluide

Masses volumiques

eau douce = 1 Kg/l

eau de mer = 1,025 Kg/l

air (niveau mer) = 1,293 g/l

Physique

Théorème d’Archimède

12Archimède:La preuve par

la pression

La différence de pression La différence de pression hydrostatique entre les 2 hydrostatique entre les 2 faces haute et basse est faces haute et basse est

égale au poids du volume égale au poids du volume de liquide déplacéde liquide déplacé

Physique

13Poids apparent & Flottabilité

ArchimèdedPousséePoidsPapparent '

Un objet de poids apparent positif coule flottabilité négative

Physique

Un objet de poids apparent négatif flotte flottabilité positive

Un objet de poids apparent nul est en équilibre flottabilité neutre

14Flottabilité

Poids App

Flottabilitéair

Préel

PArchi > Préel

-

+ eau

Préel

PArchi = Préel

0

neutre

plomb

Préel

PArchi < Préel

+

-

Poids Apparent = Poids Réel - Poussée Archi.Poids Apparent = Poids Réel - Poussée Archi.

Physique

15

LestageLestageUn plongeur doit avoir une flottabilité neutre (gilet vide) à 3m (en fin de plongée).Un plongeur doit avoir une flottabilité neutre (gilet vide) à 3m (en fin de plongée).

LestageLestageUn plongeur doit avoir une flottabilité neutre (gilet vide) à 3m (en fin de plongée).Un plongeur doit avoir une flottabilité neutre (gilet vide) à 3m (en fin de plongée).

Lestage

Physique

Poids

Réel

Poussée

Archimède

Poids Apparent

Flottab.

Plongeur 65 65

+Combin +3 +8

(à 3 m)

Bloc

Gilet

Equip. +17 +14

Lest 0

P.Archi(Plong.+ Combi + Equip.) = P.Réel(Plong.+ Combi+ Equip.) + LestP.Archi(Plong.+ Combi + Equip.) = P.Réel(Plong.+ Combi+ Equip.) + LestP.Archi(Plong.+ Combi + Equip.) = P.Réel(Plong.+ Combi+ Equip.) + LestP.Archi(Plong.+ Combi + Equip.) = P.Réel(Plong.+ Combi+ Equip.) + Lest

16

•Poumon Ballast: Poumon Ballast: un plongeur est équilibré en immersion.un plongeur est équilibré en immersion.• S’il expire S’il expire son volume diminue => sa P.Archi. Diminue => son P.App. augmente => son volume diminue => sa P.Archi. Diminue => son P.App. augmente => sa flottabilité devient négativesa flottabilité devient négative => il coule (descend=> il coule (descend))• S’il inspire S’il inspire son volume augmente => sa P.Archi. augmente => son P.App. diminue => son volume augmente => sa P.Archi. augmente => son P.App. diminue => sa flottabilité devient positivesa flottabilité devient positive => il remonte=> il remonte

•Poumon Ballast: Poumon Ballast: un plongeur est équilibré en immersion.un plongeur est équilibré en immersion.• S’il expire S’il expire son volume diminue => sa P.Archi. Diminue => son P.App. augmente => son volume diminue => sa P.Archi. Diminue => son P.App. augmente => sa flottabilité devient négativesa flottabilité devient négative => il coule (descend=> il coule (descend))• S’il inspire S’il inspire son volume augmente => sa P.Archi. augmente => son P.App. diminue => son volume augmente => sa P.Archi. augmente => son P.App. diminue => sa flottabilité devient positivesa flottabilité devient positive => il remonte=> il remonte

Applications d’Archimède - I

•Equilibrage au Gilet de Sécurité:Equilibrage au Gilet de Sécurité:•Gonfler le gilet => augm. P.Archi. => dim. P.AppGonfler le gilet => augm. P.Archi. => dim. P.App•Dégonfler le gilet => dim. P.Archi. => augm. P.AppDégonfler le gilet => dim. P.Archi. => augm. P.App

•Equilibrage au Gilet de Sécurité:Equilibrage au Gilet de Sécurité:•Gonfler le gilet => augm. P.Archi. => dim. P.AppGonfler le gilet => augm. P.Archi. => dim. P.App•Dégonfler le gilet => dim. P.Archi. => augm. P.AppDégonfler le gilet => dim. P.Archi. => augm. P.App

•Relevage d’Objets: Relevage d’Objets: un ballon (ou parachute) permet de diminuer le poids apparent un ballon (ou parachute) permet de diminuer le poids apparent d’objets lourds en augmentant la poussée d’Archimèded’objets lourds en augmentant la poussée d’Archimède..•Relevage d’Objets: Relevage d’Objets: un ballon (ou parachute) permet de diminuer le poids apparent un ballon (ou parachute) permet de diminuer le poids apparent d’objets lourds en augmentant la poussée d’Archimèded’objets lourds en augmentant la poussée d’Archimède..

Physique

17Applications d’Archimède

- II•Poids apparent à -3 m :Poids apparent à -3 m :Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61 litres. Il porte une combinaison Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61 litres. Il porte une combinaison dont le poids est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m d’eau). Quel est son dont le poids est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m d’eau). Quel est son poids apparent à -3m? Flottabilité ? Que se passe t il ?poids apparent à -3m? Flottabilité ? Que se passe t il ?

•Lestage et équilibrage à - 3 m:Lestage et équilibrage à - 3 m:Le reste de son équipement, hors la ceinture de plomb, a une flottabilité négative Le reste de son équipement, hors la ceinture de plomb, a une flottabilité négative de 4 kg. Quel lest doit il porter pour avoir une flottabilité neutre à 3m?de 4 kg. Quel lest doit il porter pour avoir une flottabilité neutre à 3m?

•Poumon-Ballast - 1:Poumon-Ballast - 1:Le même plongeur veut descendre sans lest et sans palmer. Que doit il faire?Le même plongeur veut descendre sans lest et sans palmer. Que doit il faire?

•Poumon-Ballast - 2:Poumon-Ballast - 2:Il descend sans lest, et à la fin de sa plongée, il a consommé 2,3 mIl descend sans lest, et à la fin de sa plongée, il a consommé 2,3 m33 d’air (= 3 kg d’air (= 3 kg environ). Peut il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un point fixe?environ). Peut il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un point fixe?

•Poids apparent à -3 m :Poids apparent à -3 m :Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61 litres. Il porte une combinaison Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61 litres. Il porte une combinaison dont le poids est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m d’eau). Quel est son dont le poids est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m d’eau). Quel est son poids apparent à -3m? Flottabilité ? Que se passe t il ?poids apparent à -3m? Flottabilité ? Que se passe t il ?

•Lestage et équilibrage à - 3 m:Lestage et équilibrage à - 3 m:Le reste de son équipement, hors la ceinture de plomb, a une flottabilité négative Le reste de son équipement, hors la ceinture de plomb, a une flottabilité négative de 4 kg. Quel lest doit il porter pour avoir une flottabilité neutre à 3m?de 4 kg. Quel lest doit il porter pour avoir une flottabilité neutre à 3m?

•Poumon-Ballast - 1:Poumon-Ballast - 1:Le même plongeur veut descendre sans lest et sans palmer. Que doit il faire?Le même plongeur veut descendre sans lest et sans palmer. Que doit il faire?

•Poumon-Ballast - 2:Poumon-Ballast - 2:Il descend sans lest, et à la fin de sa plongée, il a consommé 2,3 mIl descend sans lest, et à la fin de sa plongée, il a consommé 2,3 m33 d’air (= 3 kg d’air (= 3 kg environ). Peut il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un point fixe?environ). Peut il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un point fixe?

Physique

18Compressibilit

édes gaz

PressionsLoi de

MariotteEquilibrage

Autonomie en airGonflage des

blocsDétendeurs

Barotraumatismes

Physique

19

““A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il subit”pression qu’il subit”

““A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il subit”pression qu’il subit”

LOI de Mariotte (1620-1684) - Boyle(1627-1691)

air

Remontée:la pression diminuele volume augmente

Descente:la pression augmente,le volume diminue

eau

supposé vrai en plongée

Physique

20

Les formules de Mariotte

Les formules de Mariotte

LOI de Mariotte : Calculs

Volume

Constante

P. Abs.

P x V = CP x V = Ctete

PP1 1 x V x V11 = P = P22 x V x V22 = C = Ctete

Physique

Prof(m) P(b) V(l) Cte

0 1 12 12

5 12

10 12

20 12

30 12

V(l) Cte

6

21

tympan, jupe du masque

Cavité fermée

Sinus, Oreilleimplosion

Placage de Masque,Dents

succion

Alvéoles pulmonaires,Dents,Sinus, Oreilles

Estomac, intestins

déformation

Mariotte- Barotraumatismes

Physique

explosion

22Mariotte & Archimède:

EquilibrageEquilibrage: sans utiliser un gilet, il n’est pas possible d’avoir une flottabilité neutre à toutes les profondeurs.Un plongeur descend, certains volumes diminuent: combinaison, gilet, etc Un plongeur descend, certains volumes diminuent: combinaison, gilet, etc

=> son poids apparent augmente.=> son poids apparent augmente.S’il remonte, certains volumes augmententS’il remonte, certains volumes augmentent

=> son poids apparent diminue.=> son poids apparent diminue.

Equilibrage: sans utiliser un gilet, il n’est pas possible d’avoir une flottabilité neutre à toutes les profondeurs.Un plongeur descend, certains volumes diminuent: combinaison, gilet, etc Un plongeur descend, certains volumes diminuent: combinaison, gilet, etc

=> son poids apparent augmente.=> son poids apparent augmente.S’il remonte, certains volumes augmententS’il remonte, certains volumes augmentent

=> son poids apparent diminue.=> son poids apparent diminue.

Relevage d’Objets: Relevage d’Objets: pendant la remontée, le pendant la remontée, le ballon ne cesse d’augmenter son volume. ballon ne cesse d’augmenter son volume. Avant la profondeur où l’ensemble Objet-Avant la profondeur où l’ensemble Objet-Ballon atteint une flottabilité neutre, il faut Ballon atteint une flottabilité neutre, il faut assister la remontée. Après cette profondeur, assister la remontée. Après cette profondeur, l’ensemble remonte seul de plus en plus vite.l’ensemble remonte seul de plus en plus vite.

Relevage d’Objets: Relevage d’Objets: pendant la remontée, le pendant la remontée, le ballon ne cesse d’augmenter son volume. ballon ne cesse d’augmenter son volume. Avant la profondeur où l’ensemble Objet-Avant la profondeur où l’ensemble Objet-Ballon atteint une flottabilité neutre, il faut Ballon atteint une flottabilité neutre, il faut assister la remontée. Après cette profondeur, assister la remontée. Après cette profondeur, l’ensemble remonte seul de plus en plus vite.l’ensemble remonte seul de plus en plus vite.

Remontée:de plus en plus rapide

remontée assistée

flottablité neutre

Equilibrage (dynamique) au Gilet:Equilibrage (dynamique) au Gilet:•Gonfler => montée lente => flottablité augm. => montée rapideGonfler => montée lente => flottablité augm. => montée rapide•Dégonfler => descente lente => flottablité dim. => descente rapideDégonfler => descente lente => flottablité dim. => descente rapide

=> affiner le réglage d’équilibre avec Poumon-Ballast => affiner le réglage d’équilibre avec Poumon-Ballast

Equilibrage (dynamique) au Gilet:Equilibrage (dynamique) au Gilet:•Gonfler => montée lente => flottablité augm. => montée rapideGonfler => montée lente => flottablité augm. => montée rapide•Dégonfler => descente lente => flottablité dim. => descente rapideDégonfler => descente lente => flottablité dim. => descente rapide

=> affiner le réglage d’équilibre avec Poumon-Ballast => affiner le réglage d’équilibre avec Poumon-Ballast

Physique

23

Calcul de consommation d’airCalcul de consommation d’airUn plongeur respire sur le rythme de 20 Un plongeur respire sur le rythme de 20 l l / min. Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 / min. Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 bars. Combien de temps peut il rester à 20 m, s’il veut garder 50 bars de réserve ?bars. Combien de temps peut il rester à 20 m, s’il veut garder 50 bars de réserve ?

(12(12l l x 200b) = (12 x 200b) = (12l l x 50b) + (V x 3b) x 50b) + (V x 3b)

V à 20 m =V à 20 m =Temps à 20 m =Temps à 20 m =

Calcul de consommation d’airCalcul de consommation d’airUn plongeur respire sur le rythme de 20 Un plongeur respire sur le rythme de 20 l l / min. Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 / min. Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 bars. Combien de temps peut il rester à 20 m, s’il veut garder 50 bars de réserve ?bars. Combien de temps peut il rester à 20 m, s’il veut garder 50 bars de réserve ?

(12(12l l x 200b) = (12 x 200b) = (12l l x 50b) + (V x 3b) x 50b) + (V x 3b)

V à 20 m =V à 20 m =Temps à 20 m =Temps à 20 m =

Mariotte - Calculs d’autonomie en air

Capacité des blocs: Capacité des blocs: Un bloc de12Un bloc de12l l gonflé à 200 bars est vidé à la pression absolue PA:gonflé à 200 bars est vidé à la pression absolue PA:

•si PA=P.Atm=1b si PA=P.Atm=1b => V==> V=•si PA=Psi PA=P-30m-30m= 4b = 4b => V==> V=

Capacité des blocs: Capacité des blocs: Un bloc de12Un bloc de12l l gonflé à 200 bars est vidé à la pression absolue PA:gonflé à 200 bars est vidé à la pression absolue PA:

•si PA=P.Atm=1b si PA=P.Atm=1b => V==> V=•si PA=Psi PA=P-30m-30m= 4b = 4b => V==> V=

Air utilisableLe Bloc Plein Fermé

Le Bloc vide Ouvert

Air utilisable à 20mLe Bloc Plein Fermé Le Bloc sur réserve

Physique

(12l x 200b) =(12l x 200b) =(12l x 200b) =(12l x 200b) = (12l x PA) (12l x PA) (12l x PA) (12l x PA) + (V x PA)+ (V x PA)+ (V x PA)+ (V x PA)

24

Calcul d’autonomie en air

Prof

(m)

Pabs

(bar)

PV

du bloc

Réserve Air dispo

(en l)

Cons

(l/min)

Durée

(min)

0 200x12 50x12 12

10 200x12 50x12

20 200x12 50x12

40 200x12 50x12

1800 litres

360 litres

Physique

25

Détendeurs:Détendeurs:Pour diminuer la pression d’un air comprimé, il suffit d’augmenter son volume Pour diminuer la pression d’un air comprimé, il suffit d’augmenter son volume (Détente) à l’aide d’un piston ou d’une membrane et d’une chambre.(Détente) à l’aide d’un piston ou d’une membrane et d’une chambre.Premier étage: de la Haute à la Moyenne pressionPremier étage: de la Haute à la Moyenne pressionSecond étage: de la Moyenne à la Pression AmbianteSecond étage: de la Moyenne à la Pression Ambiante

Détendeurs:Détendeurs:Pour diminuer la pression d’un air comprimé, il suffit d’augmenter son volume Pour diminuer la pression d’un air comprimé, il suffit d’augmenter son volume (Détente) à l’aide d’un piston ou d’une membrane et d’une chambre.(Détente) à l’aide d’un piston ou d’une membrane et d’une chambre.Premier étage: de la Haute à la Moyenne pressionPremier étage: de la Haute à la Moyenne pressionSecond étage: de la Moyenne à la Pression AmbianteSecond étage: de la Moyenne à la Pression Ambiante

Mariotte- Matériel

Compresseurs: Compresseurs: Pour obtenir de l’air sous fortes pressions, il suffit de diminuer son volume Pour obtenir de l’air sous fortes pressions, il suffit de diminuer son volume (Compression). Dans les compresseurs, on réalise cette opération en (Compression). Dans les compresseurs, on réalise cette opération en plusieurs fois (étages en série), en utilisant des pistons ou des membranes.plusieurs fois (étages en série), en utilisant des pistons ou des membranes.

Compresseurs: Compresseurs: Pour obtenir de l’air sous fortes pressions, il suffit de diminuer son volume Pour obtenir de l’air sous fortes pressions, il suffit de diminuer son volume (Compression). Dans les compresseurs, on réalise cette opération en (Compression). Dans les compresseurs, on réalise cette opération en plusieurs fois (étages en série), en utilisant des pistons ou des membranes.plusieurs fois (étages en série), en utilisant des pistons ou des membranes.

Physique

26

Pressions Partielles

PressionsComposition

de l’airPression Partielle

Loi de DaltonToxicité des

gaz

Physique

27Pressions partiellesComposition de l’air: Composition de l’air:

% exact% exact % arrondi% arrondiOxygène O2 : Oxygène O2 : 20,9 % 20,9 % 21 % 21 %Azote N2 : Azote N2 : 79 % 79 % 79 %79 %Gaz CarboniqueGaz Carbonique CO2 : CO2 : 0,03 % 0,03 % 0 % 0 % Gaz rares : néon, argon, ... 0,07 % Gaz rares : néon, argon, ... 0,07 % 0 % 0 %

Composition de l’air: Composition de l’air: % exact% exact % arrondi% arrondi

Oxygène O2 : Oxygène O2 : 20,9 % 20,9 % 21 % 21 %Azote N2 : Azote N2 : 79 % 79 % 79 %79 %Gaz CarboniqueGaz Carbonique CO2 : CO2 : 0,03 % 0,03 % 0 % 0 % Gaz rares : néon, argon, ... 0,07 % Gaz rares : néon, argon, ... 0,07 % 0 % 0 %

Intoxications Intoxications

En plongée, les pressions partielles des gaz augmentent,En plongée, les pressions partielles des gaz augmentent,ce qui peut provoquer des intoxications.ce qui peut provoquer des intoxications.

Oxygène hyperbareOxygène hyperbare

A l’inverse, dans les caissons hyperbares, on utilise A l’inverse, dans les caissons hyperbares, on utilise l’oxygène sous de fortes pressions pour ses vertus l’oxygène sous de fortes pressions pour ses vertus thérapeutiquesthérapeutiques

Intoxications Intoxications

En plongée, les pressions partielles des gaz augmentent,En plongée, les pressions partielles des gaz augmentent,ce qui peut provoquer des intoxications.ce qui peut provoquer des intoxications.

Oxygène hyperbareOxygène hyperbare

A l’inverse, dans les caissons hyperbares, on utilise A l’inverse, dans les caissons hyperbares, on utilise l’oxygène sous de fortes pressions pour ses vertus l’oxygène sous de fortes pressions pour ses vertus thérapeutiquesthérapeutiques

Physique

28

Définition : la pression partielle d’un gaz G dans un mélange M est égale à la pression qu’il aurait s’il occupait seul tout le volume occupé par M.

Loi:

GMG PPP .%

– PPG : Pression Partielle de G

– PM : Pression de M

– %G : Quantité de G / Quantité de M

LOI de Dalton (1766-1844)

Physique

29

Pour les dyslexiques de la règle de trois

Moyen facile de se rappeler des formules:

Pp = Pa * %

Pa = Pp / %

% = Pp / Pa

*

Physique

30

La somme des pressions partielles des composants d’un mélange est égale à la pression du mélange.

Pour l’Air

PAbs = PPN2 + PPO2

Et pour tous les NITROX

Un autre Dalton

Physique

31

Toxicité des gaz– Hyperoxie et hypoxie: PPO2

– (essoufflement) Hypercapnie: PPCO2

– Narcose: PPN2

– Empoisonnement par un polluant: PPCO

Obligation d’utiliser dans un compresseur des huiles qui ne vont pas carboniser aux PPO2 rencontrées

Dalton coupable ?

Physique

32Toxicité des gaz

•Profondeur limite et toxicité des gaz: Profondeur limite et toxicité des gaz: ..

Pour l’oxygène, le risque de toxicité devient élevé si on excède 1,6 bPour l’oxygène, le risque de toxicité devient élevé si on excède 1,6 b

Palier à l’O2 pur Palier à l’O2 pur Profondeur maximum => Profondeur maximum =>

Limite juridique de la plongée à l’air Limite juridique de la plongée à l’air Profondeur limite => Profondeur limite =>

•Profondeur limite et toxicité des gaz: Profondeur limite et toxicité des gaz: ..

Pour l’oxygène, le risque de toxicité devient élevé si on excède 1,6 bPour l’oxygène, le risque de toxicité devient élevé si on excède 1,6 b

Palier à l’O2 pur Palier à l’O2 pur Profondeur maximum => Profondeur maximum =>

Limite juridique de la plongée à l’air Limite juridique de la plongée à l’air Profondeur limite => Profondeur limite =>

Physique

33

Dissolutiondes gaz

PressionsLoi de Dalton

Loi de HenrySaturation

TablesADD

Physique

34

Une dissolution virtuelle

1b3 b

Après l’appui, le piston descend d’abord seul (une nouvelle quantité de gaz se dissous) puis se stabilise: c’est un état de saturation

1b1 b

1b 1b1 b

3 b1b3 b

Un relâchement rapide de la pression, fait apparaître des bulles dans le liquide

Physique

35

Au bout d’un certain tps, à l’équilibreAu bout d’un certain tps, à l’équilibre

““A température constante, la quantité de gaz dissous, A température constante, la quantité de gaz dissous, à saturationà saturation, dans un liquide est , dans un liquide est proportionnel à la pression du gaz au dessus de ce liquide”proportionnel à la pression du gaz au dessus de ce liquide”

Au bout d’un certain tps, à l’équilibreAu bout d’un certain tps, à l’équilibre

““A température constante, la quantité de gaz dissous, A température constante, la quantité de gaz dissous, à saturationà saturation, dans un liquide est , dans un liquide est proportionnel à la pression du gaz au dessus de ce liquide”proportionnel à la pression du gaz au dessus de ce liquide”

LOI de Henry (1797-1878)

TissusPp

Azotesupposé vrai en plongée

Dissolution: Dissolution: Un liquide peut dissoudre une quantité maximum Q de gaz qui dépend:Un liquide peut dissoudre une quantité maximum Q de gaz qui dépend: FacteursFacteurs En plongéeEn plongée•la nature du Gazla nature du Gaz AzoteAzote•la nature du Liquidela nature du Liquide Tissus (Compartiments)Tissus (Compartiments)•la Températurela Température Température du corpsTempérature du corps

• si T si T QQ•la Pressionla Pression ProfondeurProfondeur

• si P Qsi P Q•la durée de contactla durée de contact Temps de plongéeTemps de plongée•la Surface de contactla Surface de contact Tissus + ou - vascularisésTissus + ou - vascularisés• Agitation QAgitation Q Attention aux effortsAttention aux efforts

Dissolution: Dissolution: Un liquide peut dissoudre une quantité maximum Q de gaz qui dépend:Un liquide peut dissoudre une quantité maximum Q de gaz qui dépend: FacteursFacteurs En plongéeEn plongée•la nature du Gazla nature du Gaz AzoteAzote•la nature du Liquidela nature du Liquide Tissus (Compartiments)Tissus (Compartiments)•la Températurela Température Température du corpsTempérature du corps

• si T si T QQ•la Pressionla Pression ProfondeurProfondeur

• si P Qsi P Q•la durée de contactla durée de contact Temps de plongéeTemps de plongée•la Surface de contactla Surface de contact Tissus + ou - vascularisésTissus + ou - vascularisés• Agitation QAgitation Q Attention aux effortsAttention aux efforts

Physique

36

SUR_SATCRITIQUE

3 b

5 b

+

++ +++

++++ +++++

SOUS-SAT

SOUS-SAT

SAT

+++++

++++

SUR-SAT

++

SUR-SAT

1 b

Chaque correspond à une PpN2 de 0,8 b

+++

SUR-SAT

Palier de désaturation

+

SAT

SAT

ADD

++

SUR-SAT

Vitesse <15m/min

Vitesse excessive

Profil de plongée et saturation en azote

Physique

37 Sur & Sous saturation

Tension: C’est la pression d’un gaz dissous dans un liquide (ex: TN2 la tension Tension: C’est la pression d’un gaz dissous dans un liquide (ex: TN2 la tension d’Azote dans le sang).d’Azote dans le sang).

Saturation: C’est l’état (d’équilibre) d’un liquide quand la Tension = Pression Partielle Saturation: C’est l’état (d’équilibre) d’un liquide quand la Tension = Pression Partielle AmbianteAmbiante

Désaturation: c’est le moyen de « rendre » l’azote dissous, pendant la remontée, Désaturation: c’est le moyen de « rendre » l’azote dissous, pendant la remontée,

Pour l’azotePour l’azoteà saturation à saturation => => TN2 = PPN2TN2 = PPN2en sous-saturation en sous-saturation =>=> TN2 croît vers PPN2 TN2 croît vers PPN2 en sur-saturation en sur-saturation =>=> TN2 décroît vers PPN2 TN2 décroît vers PPN2 en sur-saturation critique => en sur-saturation critique => TN2 > P.Abs >> PPN2 TN2 > P.Abs >> PPN2

le coefficient de sursaturation critique Scle coefficient de sursaturation critique Sc donne la valeur maximale de la donne la valeur maximale de la Tension pour un Tissu à une pression absolue P:Tension pour un Tissu à une pression absolue P:

Tension: C’est la pression d’un gaz dissous dans un liquide (ex: TN2 la tension Tension: C’est la pression d’un gaz dissous dans un liquide (ex: TN2 la tension d’Azote dans le sang).d’Azote dans le sang).

Saturation: C’est l’état (d’équilibre) d’un liquide quand la Tension = Pression Partielle Saturation: C’est l’état (d’équilibre) d’un liquide quand la Tension = Pression Partielle AmbianteAmbiante

Désaturation: c’est le moyen de « rendre » l’azote dissous, pendant la remontée, Désaturation: c’est le moyen de « rendre » l’azote dissous, pendant la remontée,

Pour l’azotePour l’azoteà saturation à saturation => => TN2 = PPN2TN2 = PPN2en sous-saturation en sous-saturation =>=> TN2 croît vers PPN2 TN2 croît vers PPN2 en sur-saturation en sur-saturation =>=> TN2 décroît vers PPN2 TN2 décroît vers PPN2 en sur-saturation critique => en sur-saturation critique => TN2 > P.Abs >> PPN2 TN2 > P.Abs >> PPN2

le coefficient de sursaturation critique Scle coefficient de sursaturation critique Sc donne la valeur maximale de la donne la valeur maximale de la Tension pour un Tissu à une pression absolue P:Tension pour un Tissu à une pression absolue P:

T T ----- < Sc ----- < Sc

PP

Physique

38Henry et les tables de

plongée

La loi de Henry permet de calculer des temps de remontée de façon que les La loi de Henry permet de calculer des temps de remontée de façon que les compartiments chargés en azote puissent désaturer sans jamais être en compartiments chargés en azote puissent désaturer sans jamais être en sursaturation critique.sursaturation critique.Vitesse maximun de remontéeVitesse maximun de remontéePaliers de désaturationPaliers de désaturationTension d’azote dissous (reliquat) due aux plongées précédentes.Tension d’azote dissous (reliquat) due aux plongées précédentes.

La loi de Henry permet de calculer des temps de remontée de façon que les La loi de Henry permet de calculer des temps de remontée de façon que les compartiments chargés en azote puissent désaturer sans jamais être en compartiments chargés en azote puissent désaturer sans jamais être en sursaturation critique.sursaturation critique.Vitesse maximun de remontéeVitesse maximun de remontéePaliers de désaturationPaliers de désaturationTension d’azote dissous (reliquat) due aux plongées précédentes.Tension d’azote dissous (reliquat) due aux plongées précédentes.

Compartiments: un modèle mathématique pour représenter les parties du corps Compartiments: un modèle mathématique pour représenter les parties du corps humain possédant le même comportement vis à vis de la dissolution de l’azote, en humain possédant le même comportement vis à vis de la dissolution de l’azote, en particulier le même coefficient de sursaturation critique.particulier le même coefficient de sursaturation critique.

cette classification n’est pas directement associée à celle des tissus anatomiques: cette classification n’est pas directement associée à celle des tissus anatomiques: sang, os, muscle, graisse, ...sang, os, muscle, graisse, ...

12 compartiments pour la 12 compartiments pour la table MN90table MN90

Compartiments: un modèle mathématique pour représenter les parties du corps Compartiments: un modèle mathématique pour représenter les parties du corps humain possédant le même comportement vis à vis de la dissolution de l’azote, en humain possédant le même comportement vis à vis de la dissolution de l’azote, en particulier le même coefficient de sursaturation critique.particulier le même coefficient de sursaturation critique.

cette classification n’est pas directement associée à celle des tissus anatomiques: cette classification n’est pas directement associée à celle des tissus anatomiques: sang, os, muscle, graisse, ...sang, os, muscle, graisse, ...

12 compartiments pour la 12 compartiments pour la table MN90table MN90

Physique

Les accidents de décompression (ADD)Les accidents de décompression (ADD) sont dus à une désaturation trop sont dus à une désaturation trop brutalebrutaleLes accidents de décompression (ADD)Les accidents de décompression (ADD) sont dus à une désaturation trop sont dus à une désaturation trop brutalebrutale

39Optique sous l’eau - I

Les principaux effets:Les principaux effets:• LOUPELOUPE: plus gros, plus : plus gros, plus proche proche • OEILLERESOEILLERES: le champs de : le champs de vision rétrécitvision rétrécit• LE GRAND BLEULE GRAND BLEU: plus on : plus on descend, plus on perd les descend, plus on perd les couleurscouleurs• TROUBLETROUBLE: la visibilité : la visibilité diminuediminue

Les principaux effets:Les principaux effets:• LOUPELOUPE: plus gros, plus : plus gros, plus proche proche • OEILLERESOEILLERES: le champs de : le champs de vision rétrécitvision rétrécit• LE GRAND BLEULE GRAND BLEU: plus on : plus on descend, plus on perd les descend, plus on perd les couleurscouleurs• TROUBLETROUBLE: la visibilité : la visibilité diminuediminue

Absorption lumineuse:Absorption lumineuse:Intensité lumineuse: Disparition des couleursIntensité lumineuse: Disparition des couleurs0m0m 100%100%

5m5m 40%40%

15 m15 m 14%14%

25m25m 7%7%

60m60m 1,5%1,5%

400m 0%400m 0%

Absorption lumineuse:Absorption lumineuse:Intensité lumineuse: Disparition des couleursIntensité lumineuse: Disparition des couleurs0m0m 100%100%

5m5m 40%40%

15 m15 m 14%14%

25m25m 7%7%

60m60m 1,5%1,5%

400m 0%400m 0%

•Diffusion :Diffusion : Effet du à la réfraction et à la réflexion des rayons lumineux sur les Effet du à la réfraction et à la réflexion des rayons lumineux sur les particules en suspension dans l’eau.particules en suspension dans l’eau.•Diffusion :Diffusion : Effet du à la réfraction et à la réflexion des rayons lumineux sur les Effet du à la réfraction et à la réflexion des rayons lumineux sur les particules en suspension dans l’eau.particules en suspension dans l’eau.

Physique

40Optique sous l’eau - IIRéflexion et Réfraction: à la surface air-eau (donc le masque), les rayons lumineux:Réflexion et Réfraction: à la surface air-eau (donc le masque), les rayons lumineux:• rebondissent (10%) sur la surface avec un angle égal à l’angle d’incidence (rebondissent (10%) sur la surface avec un angle égal à l’angle d’incidence (réflexionréflexion))• pénètrent (90%) la surface avec un angle inférieur à l’angle d’incidence (pénètrent (90%) la surface avec un angle inférieur à l’angle d’incidence (réfractionréfraction) )

Réflexion et Réfraction: à la surface air-eau (donc le masque), les rayons lumineux:Réflexion et Réfraction: à la surface air-eau (donc le masque), les rayons lumineux:• rebondissent (10%) sur la surface avec un angle égal à l’angle d’incidence (rebondissent (10%) sur la surface avec un angle égal à l’angle d’incidence (réflexionréflexion))• pénètrent (90%) la surface avec un angle inférieur à l’angle d’incidence (pénètrent (90%) la surface avec un angle inférieur à l’angle d’incidence (réfractionréfraction) )

48° maxi

Plus gros (Taille x 4/3)

Plus proche (Dist. x 3/4)

Physique

41Acoustique sous l’eau •Ce n’est pas “Le Monde du Silence”:Ce n’est pas “Le Monde du Silence”:• bulles et détendeursbulles et détendeurs• hélices et moteurshélices et moteurs• animaux: oursins, baleines, langoustes, etc.animaux: oursins, baleines, langoustes, etc.• crier, rire dans l’emboutcrier, rire dans l’embout• choc sur le bloc, shakerchoc sur le bloc, shaker• pétard de rappelpétard de rappel

•Ce n’est pas “Le Monde du Silence”:Ce n’est pas “Le Monde du Silence”:• bulles et détendeursbulles et détendeurs• hélices et moteurshélices et moteurs• animaux: oursins, baleines, langoustes, etc.animaux: oursins, baleines, langoustes, etc.• crier, rire dans l’emboutcrier, rire dans l’embout• choc sur le bloc, shakerchoc sur le bloc, shaker• pétard de rappelpétard de rappel

•Vitesses du son:Vitesses du son:• dans l’air : 330 m/secdans l’air : 330 m/sec• dans l’eau : 1500 m/secdans l’eau : 1500 m/sec

•Vitesses du son:Vitesses du son:• dans l’air : 330 m/secdans l’air : 330 m/sec• dans l’eau : 1500 m/secdans l’eau : 1500 m/sec

•Direction des sonsDirection des sonsdans l’eau, il est très difficile de localiser l’origine d’un son, car les ondes sonores dans l’eau, il est très difficile de localiser l’origine d’un son, car les ondes sonores arrivent presqu’en même temps aux deux oreilles (arrivent presqu’en même temps aux deux oreilles (perte de l’effet stéréoperte de l’effet stéréo).).

•Direction des sonsDirection des sonsdans l’eau, il est très difficile de localiser l’origine d’un son, car les ondes sonores dans l’eau, il est très difficile de localiser l’origine d’un son, car les ondes sonores arrivent presqu’en même temps aux deux oreilles (arrivent presqu’en même temps aux deux oreilles (perte de l’effet stéréoperte de l’effet stéréo).).

•Absorption:Absorption:dans l’eau, les sons sont rapidement atténués avec la distance, et les aigus plus dans l’eau, les sons sont rapidement atténués avec la distance, et les aigus plus vite que les graves. On entend un HB à quelques dizaines de mètres, et un cargo vite que les graves. On entend un HB à quelques dizaines de mètres, et un cargo à quelques milles.à quelques milles.

•Absorption:Absorption:dans l’eau, les sons sont rapidement atténués avec la distance, et les aigus plus dans l’eau, les sons sont rapidement atténués avec la distance, et les aigus plus vite que les graves. On entend un HB à quelques dizaines de mètres, et un cargo vite que les graves. On entend un HB à quelques dizaines de mètres, et un cargo à quelques milles.à quelques milles.

Communications Communications entre plongeursentre plongeursCommunications Communications entre plongeursentre plongeurs

Physique