LES PRESSIONS PARTIELLES RÈGLE DE DALTON Formation Guide de Palanquée – CoDep 89 – Saison 2010 /2011 LES PRESSIONS PARTIELLES Introduction Rappel Mise en Evidence – Enoncé des Lois Application à la Plongée Plongée Nitrox - Trimix INTRODUCTION Il s’agit des lois régissant la répartition des différents gaz dans les mélanges gazeux que nous respirons. L’étude de ces lois va nous permettre de connaître le comportement des gaz contenus dans l’air que nous respirons, et de mettre en évidence les applications dans le domaine de la plongée. RAPPEL L’air n’est pas un corps simple mais un mélange de différents gaz: Composition Taux en % Azote - N2 - 78.084% Oxygène – O2 – 20.946% Argon – Ar - 0.934% Gaz Carbonique – CO2 - 0.033% Les gaz dits « rares » 0.003% Les gaz dits « rares » = Néon (Ne) + Hélium (He) + Krypton (Kr) + Hydrogène (H2) + Xénon ‘Xe) + Radon ‘Rn) + Oxyde de Carbone (CO) Pour les calculs de plongée on considère = Azote 79% + Oxygène 21% RAPPEL L’azote est un gaz inerte. Il n’est pas métabolisé par l’organisme Il est sans couleur, sans odeur et sans goût Et puis... Le monoxyde de carbone est normalement absent de l’air respiré Il est issu de combustions incomplètes Il est sans couleur, sans odeur et sans goût TOUS CES GAZ SONT TOXIQUES A UNE CERTAINE PRESSION ! RAPPEL Le plongeur respire de l’air comprimé qui est composé de plusieurs gaz qui à partir d’une certaine pression (qui peut être partielle ou totale) peuvent devenir toxiques. Il faut donc savoir calculer la pression partielle de ces gaz. L’air respirable en plongée est soumis aux lois des pressions: Pression absolue = Pression Atmosphérique + Pression Hydrostatique P1 x V1 = P2 x V2 = Constante ( Loi de Boyle Mariotte) INTÉRÊT DES PRESSION PARTIELLES Prévenir tout incident ou accident dit biochimique pour soi et pour les autres membres de la palanquée dont on est responsable MISE EN ÉVIDENCE Travaux de DALTON (1766 -1844 ) John Dalton est un physicien et chimiste anglais qui est connu pour être le « redécouvreur " de la théorie des atomes. MISE EN ÉVIDENCE En 1801, il a formulé la loi d’addition des pressions partielles dans les mélanges gazeux. . Dalton a expliqué et quantifié certains phénomènes observés au quotidien. Un gaz nocif dans l’air respiré peut selon les cas : être inoffensif, provoquer des malaises, Ou encore être fatal ! Tout dépend de de la quantité de gaz nocif qui se trouve dans le mélange. Le fait qu’il soit mélangé à un autre gaz n’empêche en rien ses effets. Par conséquent tout gaz exerce sa propre action comme s’il était seul ! MISE EN ÉVIDENCE Expérience de Berthollet : Comte Claude Louis Berthollet (1748 - 1822) Chimiste français MISE EN ÉVIDENCE Après avoir refermé le robinet, on constate que : • chaque éprouvette contient un mélange composé de 50% de H2 et de 50% de CO2 • le volume et la pression dans chaque éprouvette n’ont pas changé • en volume, chaque gaz représente 50% du volume total • en pression, chaque gaz représente 50% de la pression totale MISE EN ÉVIDENCE En utilisant la loi de Mariotte : L’O2 occupe seul tout le volume P1V1 = P2V2 1 x 20 = P2 x 100 P2 = 0,2 b ÉNONCÉ DES LOIS -« La pression exercée par un mélange gazeux est égale à la somme des pressions partielles de chacun des gaz constituant le mélange. » -« La pression partielle d'un gaz constituant d'un mélange correspond à la pression que ce gaz exercerait s'il occupait seul le volume occupé par le mélange. » - « La pression partielle d'un gaz constituant d'un mélange est égale au produit de la pression totale par le pourcentage du gaz dans le mélange. » ÉNONCÉ DES LOIS Dit autrement: La Pression totale ou absolue d’un mélange gazeux se répartit en proportion de chacun des gaz qui le compose. Dans l’air, 21% de la pression totale est exercée par l’O2 et 79% par l’N2 La pression exercée par chacun de ces gaz au sein du mélange gazeux s’appelle la pression partielle Elle se calcule en multipliant la pression absolue (ou ambiante) par le pourcentage du gaz ÉNONCÉ DES LOIS Ou encore : En physiologie respiratoire, ce n’est pas la proportion ou % du gaz dans le mélange qui est important mais sa pression partielle, c’est-à-dire la pression de chaque gaz qui compose le mélange La pression partielle d’un gaz dans un mélange gazeux est la pression qu’aurait ce gaz s’il occupait seul tout le volume du mélange LA FORMULE EXERCICES : 1 /Quelle est la pression partielle de l’azote à 60 m dans un mélange air ? 5.6b 2/Quelle est la pression partielle de l’oxygène à 70 m dans un mélange air ? 1.6b 3/ A quelle profondeur suis-je si la pression partielle de l’azote dans un mélange air est de 5,6 bar ? 60 mt 4/ A quelle profondeur suis-je si la pression partielle de l’oxygène dans un mélange air est de 1,6 bar ? 70 mt APPLICATION À LA PLONGÉE 1. Elaboration des Tables de Plongées : L’azote ne participe pas directement aux mécanismes de la respiration mais sert de « diluant » pour d’autres gaz comme l’O² et le CO². Il passe en solution dans l’organisme. L’un des paramètres de cette dissolution et de l’élimination de l’azote est la pression partielle d’azote respiré. Le calcul des Tables de Plongées fait intervenir la Pp N² respiré lors des différentes phases de la plongée. A la pression atmosphériques, la Pabs est de 1b, la PpN² est de : 1 * 0.79 = 0.79b soit (0.8b) A une profondeur de 40mt, la Pabs est de 5b, la PpN² est de : 5*0.79 = 3.95 soit (4b) APPLICATION À LA PLONGÉE L’Azote exerce des effets narcotiques appelés : « Ivresse des Profondeurs » ou « Narcose ». Le phénomène de la Narcose est très variable suivant les plongeurs. Certains sont perturbés à partir de 30mt alors que d’autres peuvent franchir les limites sans contraintes. La vigilance des plongeurs commence à être perturbée dès les PpN² de 4 à 5.6b. APPLICATION À LA PLONGÉE Ce que le plongeur ressent: - Altération du raisonnement et des facultés intellectuelles - Troubles de l’attention, de la vision - Troubles de la mémoire immédiate - Troubles de l’humeur - Troubles de la perception (du temps par exemple) - Perte de repères spatio-temporelles (vertiges) - Troubles psychomoteurs (gestes répétitifs, inappropriés) Signes ? Bof ! En tant que guide de palanquée, votre vigilance et perception sont de mise - Non réponse ou réponse inadaptée - Attitude incohérente - Non respect des consignes CAT : Descente à vitesse modérée (<30 m/min) et ralentir après 30 m Vigilance accrue en profondeur – pas d’effort (CO2 !) Remonter Fin de plongée ? APPLICATION À LA PLONGÉE L’oxygène: L’O² est un gaz vital. La Pp de l’O² à la pression atmosphérique est de : 1 *0.21 = 0.21b cela est appelé : situation Normoxie. Si la PpO² est en dessous de 0.17b, c’est l’ Hypoxie Si la PpO² dépasse 1.6b, c’est Hyperoxie Ce seuil dépend de la susceptibilité individuelle, de la durée d’exposition, et de la composition du mélange respiré. Rappel: l’intoxication à l’O² ou Effet Paul Bert n’intervient pas immédiatement après le début de l’exposition, mais après un temps de latence qui dépend de la Pp de l’O². APPLICATION À LA PLONGÉE PpO2 élevée se traduit par - une phase d’alarme (crampes, tremblements mais souvent absente) - une phase d’apnée (la glotte se ferme, risque de surpression) - une phase convulsive (crise d’épilepsie, risque de noyade) - une phase post-convulsive Le cycle recommence indéfiniment. Et surtout …………Pas de souvenir. - strict respect de la profondeur Limite de la plongée à l’air : 60 m : Un hasard ? Non ! 1 – la narcose 2 – l’hyperxie qui apparaîtrait vers 66 m On comprend mieux la limite des 60 mt en plongé loisirs ! APPLICATION À LA PLONGÉE Le Gaz Carbonique (CO²) Deux causes peuvent conduire à une augmentation de CO2 non supportable - Exogène : air de mauvaise qualité – On parle d’hypercapnie Endogène: c’est l’essoufflement (réaction au froid, effort, angoisse, etc) La teneur en CO2 que nous pouvons supporter sans trouble est de 1% soit à la pression atmosphérique au niveau de la mer d’une PpCO2 de 0,01 b (pour rappel, dans un air sain, au niveau de la mer, PpCO2 = 0,0003 b ! Au-delà de 0,01 b Si PpCO2 atteint : 0,02 b (2% surface) 0,03 b (3% surface) 0,04 b (4% surface) 0,06 b (6% surface) 0,07 b (7% surface) Au-delà ………………….. Que se passe t-il ? Augmentation de la fréquence ventilatoire Maux de tête, nausées Maux de tête violents – sensation d’oppression Suffocation Perte de connaissance Mort APPLICATION À LA PLONGÉE - Dès PpCO2 = 0,04 b : vrai danger en plongée car - Acte réflexe : Perte d’embout noyade ! CAT Si sensation étouffante, maux de tête, nausées, etc : Remonter (Fin de plongée) - - Assistance Traiter Prévention - Prise d’air du compresseur - Compresseur thermique portable LA PLONGÉE NITROX Les plongées au Nitrox trouvent leur intérêt dans la baisse du taux d’N2 • Le Nitrox : Nitrogène + O2 trouve ses limites à 40 mètres (Nitrogène est l’ancien nom de l’azote) • Elles nécessitent une technique, des infrastructures et des moyens particuliers • Il existe trois types de Nitrox reconnus : - - 40/60 - - 36/64 - - 32/68 - • La F.F.E.S.S.M. prévoit 3 types de qualifications NITROX : Plongeur NITROX Plongeur NITROX confirmé Moniteur NITROX confirmé Sans oublier les Formations TRIMIX…. LA PLONGÉE NITROX Les plongées au Nitrox sont réglementées • La profondeur maximale permise en mer est celle de la PpO2 = 1,6 (limite pour l’hyperoxie) • La durée maximale d’une plongée au Nitrox est de 2 heures • Comme la concentration de N2 avec une plongée NITROX est plus faible, nos tissus sont moins saturés => donc cela équivaut à plonger à 1profondeur équivalente inférieure à la profondeur réelle. LA PLONGÉE NITROX Un cursus de formation spécifique est référencé auprès de la FFESSM. Je vous invite à participer à cette formation afin d’obtenir votre qualification de Plongeur Nitrox et de découvrir la plongée au FIN…..
