Les variations de volume et leurs consquences en

Les variations de volume et leurs conséquences en plongée (Loi de Mariotte & Barotraumatismes) Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Plan du cours • Rappel sur les notions de pression • Loi de mariotte • Les Barotraumatismes • Les autres applications Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Rappel sur les notions de pression P. Atmosphérique 1 Bar P. Relative +1 bar tous les 10 m P. absolue = P. atmosphérique + P. relative Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

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 P 1*V 1 =P 2*V 2 • A la descente, la profondeur augmente, donc P => l’air est comprimé et le volume • => l’air se détend et le volume des gaz diminue donc V A la remontée, la profondeur diminue, donc P gaz augmente donc V Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Loi de Boyle – Mariotte (2/3) • Expérience Les variations de volume sont plus importantes près de la surface : le volume de gaz double entre 10 m et la surface. C’est la raison pour laquelle les barotraumatismes sont plus nombreux et plus grave dans cette zone. Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

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

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

11. 9 5/11. 9=0, 42

11. 9 5/11. 9=0, 42

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 20 m => 20 litres / 4 = 5 litres, Pression à 20 m => 3 bars Pression en surface => 1 bar, Cherchons le volume de la bouée en surface Loi de Mariotte => P 20 m*V 20 m = PSurf * VSurf donc 3 (bars) * 5 (litres) = 1 (bar) * VSurf (litres) Donc VSurf = (3 * 5) / 1 = 15 litres Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Barotraumatismes (1/8) 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) Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

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 » . Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

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. Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

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. Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

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. Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Barotraumatismes (6/8) • Barotraumatisme poumons est « Surpression » La surpression des pulmonaire l’accidentpulmonaire le plus grave et le plus • Cause : Le en plongeur respire de l’air àsusceptible la pression ambiante délivréele parplus le détendeur. Il dangereux plongée. Il est d’arriver y a alors équipression entre la pression extérieure et la pression intérieure aux fréquemment entre 0 et 10 mètres, est zone dans laquelle évoluent poumons. Lors de la remontée, si l’expiration bloquée, la pression intérieure supérieure à la pression extérieure (qui elle diminue au fur et à mesure que les devient débutants. 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 ! Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Barotraumatismes (7/8) symptômes Placage de masque : Douleur aux yeux Yeux injectés de sang Paupières gonflées et violacées (effet de ventouse) Oreilles : Gêne puis douleur jusqu’à rupture du typan, vertiges , saignement. Sinus : Douleurs au front et/ou sous les yeux, saignements sens Descente Conduite à tenir Prévention Commentaire 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 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. Descente et Montée Revenir en arrière et reprendre la progression lentement. (ou renoncer à la plongée pour cette fois) Ne pas plongée en cas de sinusite ou rhumes. Se rincer les sinus à l’eau de mer. Ne pas forcer à la descente. Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Barotraumatismes (8/8) symptômes sens Conduite à tenir Prévention 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) Montée 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. Montée Mise sous O 2 Evacuation d’urgence (Ceci n’est évidemment pas du ressort du N 2 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) Commentaire Accident très grave plus fréquent chez les débutants. On ne donne pas d’air à un apnéiste. Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Barotraumatismes Ne pas donner d ’air à un plongeur en apnée Pourquoi? Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Autres applications (1/7) • Remplissage des bouteilles • Exercice : Un plongeur dispose d’un bloc de 12 litres gonflé à 200 bars, quel 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 *1 = 2400 / 1 v 2400 litres en surface Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

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 (30 min) et par 4 à 30 m (15 min). Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

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 ? Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Autres applications (4/7) • Exercices d’application Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Autres applications (5/7) • Exercices d’application • Exercice 2 : En supposant que nous restions à la même profondeur de 20 m, 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 20 m de 3 bars Volume disponible dans la bouteille en surface : 150 * 12 = 1800 l Loi de Mariotte => PSurf*VSurf = P 20 m*V 20 m => 1 (bar)*1800 (litres) = 3 (bars)*V 20 m donc V 20 m = 1800 / 3 v => V 20 m = 600 litres donc la consommation sera de 600 l / 20 l/min soit 30 mn Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Autres applications (6/7) • Exercices d’application • Exercice : Une ancre de 10 kilos et d’un volume de 5 dm 3 (1 dm 3 = 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 v PApp = 10 – 5 = 5 Kg v 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 : P 40 m*V 40 m = PSurf*VSurf v 5 (bars)*5(litres) = 1(bar)*VSurf => VSurf = 25 litres Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007

Autres applications (7/7) • Exercices d’application • Exercice 4 : Une ancre de 10 kilos et d’un volume de 5 dm 3 (1 dm 3 = 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 v PApp = 10 – 5 = 5 Kg v 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 : P 40 m*V 40 m = PSurf*VSurf v 5 (bars)*5(litres) = 1(bar)*VSurf => VSurf = 25 litres Mariotte et Barotraumatismes Cours N 2 – 17 Janvier 2007