Pression – Mariotte - Vision formation N2 – Janvier 2014

1. Pression – Mariotte - Visionformation N2 – Janvier 2014 Yves Cazé

2. 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 ?

3. 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

4. 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

5. partie 1 : profondeur et pression

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. Rappels : pression absolue, atmosphérique, hydrostatique • Pabsolue = Patmo + Phydrostatique

11. 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

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

13. Exercice

14. partie 2 : Effets de la pression sur les gaz

15. 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

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

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

18. 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 + 100% + 50% + 33% + 25% + 19% + 18%

19. 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

20. 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

21. 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

22. partie 3 : Impacts sur l’autonomie en plongée

23. 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

24. 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

25. 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 • on suppose une consommation moyenne de 20L/min • l’autonomie est donc de 360/20 = 18 min !

26. 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

27. 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

28. partie 4 : La vision en plongée

29. 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

30. 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)

31. 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

32. Conclusion

33. 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

34. merci Prochain cours : les barotraumatismes