Les échanges thermiques

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L'air expiré est plus chaud et plus humide que l'air inspiré. La déperdition calorique respiratoire en plongée ou en caisson hyparbare se fait par convection, évaporation et conduction.

 

Echange par convection

C'est la transmission d'énergie thermique entre le corps et le fluide environnant en mouvement quand les températures sont différentes. La quantité de chaleur échangée dépend de la différence de température, de la vitesse de déplacement du fluide et du coefficient de convection (masse volumique, pression, nature du fluide). 

W = VEσcp(Ti-Te)
 
  • W : perte calorique par convection
  • VE : débit respiratoire
  • σ : masse volumique des gaz (dépendant de la pression)
  • cp : chaleur spécifique des gaz
  • Ti-T: différence de température entre gaz inspiré et expiré

 

Echange par évaporation

Le passage de l'état liquide à l'état de vapeur d'eau nécessite de l'énergie qui dépend de la température des gaz ambiants, de la pression partielle en vapeur d'eau et de la vitesse de l'air ambiant.

Le gaz exhalé est saturé en vapeur d'eau et la perte de chaleur dépend de la ventilation pulmonaire et de l'humidité du gaz inspiré. En plongée, la diffusion de la vapeur d'eau est limitée par la densité élevée des gaz sous pression.

 

Pertes respiratoires en plongée

En plongée, les pertes respiratoires par convection sont augmentées par une agmentation du volume ventilé (pression) et l'utilisation de l'helium. L'air respiré prend immédiatement la température de l'eau (les blocs métalliques sont d'excellents conducteurs) et le passage par le détendeur lui fait perdre 5 à 10°C. Les échanges thermiques pulmonaires sont proportionnels au débit respiratoire : ils augmentent donc avec la profondeur (la masse volumique s'élève avec la pression) et avec l'hyperventilation. Ces pertes peuvent dépasser rapidement les possibilités métaboliques du plongeur, d'autant que l'intensification du métabolisme sollicitée pour lutter contre le froid nécessite une quantité d'oxygène plus importante, d'où une hyperventilation qui accroît la déperdition calorifique.

Plus un plongeur a froid, plus il s'essouffle et plus il s'essoufle, plus il perd de la chaleur ! Les fuites calorifiques sont accrues dans les plongées aux mélanges, le coefficient de convection et de conduction de l'helium étant six fois plus important que celui de l'air.

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