Tout va bien immersion sous l’eau il oblige notre corps à fonctionner dans des conditions physiques très éloignées de celles pour lesquelles il a évolué, et plus on s’enfonce, plus le comportement des gaz s’éloigne de celui auquel nous sommes habitués en surface. La raison est que plus nous plongeons, plus nous pression augmentations externes (1 atm tous les 10 mètres de profondeur), et cela a des effets très importants sur l’activité vitale la plus élémentaire : respirer. En effet, les gaz, y compris le mélange que respirent les plongeurs, sont comprimés à haute pression (c’est-à-dire en profondeur) et se dilatent à basse pression. Ce simple fait influence fortement l’activité et aussi la sécurité de ceux qui plongent. Pour comprendre cela, nous nous tournons vers deux lois physiques fondamental pour les gaz : le La loi de Boyle et le la loi de Herny.
Comment fonctionne la pression sous l’eau
Notre corps subit constamment une pression, c’est-à-dire que c’est le pression atmosphériquequi vaut environ 1 guichet automatique. Cela signifie que l’air, en raison de son poids, presse chaque centimètre carré de notre corps avec une force comparable au poids de 1 kg. Ce n’est pas une pression négligeable, mais elle est parfaitement équilibrée par la pression des fluides à l’intérieur de notre corps et pour cette raison nous ne la remarquons pas.
Les choses changent sous l’eau. Lorsque nous plongeons, en plus du poids de l’air, le poids de l’eau au-dessus de nous pèse également sur notre corps. Plus on avance, plus ce poids augmente et par conséquent la pression à laquelle nous sommes soumis augmente. L’eau est plus de 800 fois plus dense que l’air, ce qui signifie que 10 mètres d’eau au-dessus de nous suffisent pour égaler la pression atmosphérique. Autrement dit, la pression augmente de 1 atm tous les 10 mètres de profondeur. Pour être clair, à 30 mètres notre corps subit une pression d’environ 4 atm (1 atm de pression atmosphérique + 3 atm dû à l’eau), soit quatre fois la pression à laquelle notre organisme est adapté.
Cela ne pose aucun problème pour les composants solides et liquides de notre corps, comme les muscles ou le sang. La raison est simple : les solides et les liquides sont incompressibles, leur volume ne varie pas avec la pression. Le problème ce sont les gazce qu’ils sont à la place hautement compressible: leur volume dépend fortement de la pression, et c’est ce qui les rend si difficiles à gérer en plongée.
Les gaz se compriment en profondeur : la loi de Boyle
Un gaz soumis à une pression toujours croissante fait exactement ce à quoi on pourrait s’attendre intuitivement, c’est-à-dire ça compressetant que sa température reste constante. Ce fait est connu sous le nom La loi de Boyle: tant qu’un gaz ne chauffe ni ne refroidit, lorsque la pression double, son volume est réduit de moitié ; lorsque la pression triple, son volume diminue d’un tiers, et ainsi de suite. L’inverse est également vrai : si la pression d’un gaz diminue de moitié (et que la température ne change pas), son volume double et ainsi de suite.
Imaginons maintenant que nous retenions notre souffle et que nous plongeions. Plus nous descendons, plus notre corps – et par conséquent aussi l’air de nos poumons – est soumis à une pression plus forte. Selon la loi de Boyle, l’air que nous avons retenu doit diminuer de volume, et avec lui nos poumons.
C’est pourquoi les plongeurs doivent respirer des gaz non pas à la pression atmosphérique, mais à la même pression que la profondeur à laquelle ils se trouvent. C’est précisément la tâche dedistributeurc’est-à-dire l’appareil que les plongeurs gardent dans leur bouche. Grâce à un régulateur de pression, le détendeur récupère le mélange du réservoir et l’amène à la pression requise afin de ne pas provoquer de déséquilibres dans les poumons du plongeur.
Supposons toujours que nous sommes un 30 mètres de profondeurpuis soumis à une pression de 4 guichets automatiquestout comme les gaz que nous respirons. En regardant le diagramme ci-dessus, cela signifie que les gaz que nous respirons sont comprimés par rapport à l’air que nous respirons à la surface. Plus précisément, ils sont 4 fois plus dense. À chaque respiration, nous laissons le même volume de gaz pénétrer dans nos poumons, mais la quantité de gaz que nous respirons est 4 fois plus grande. Cela signifie que les cylindres, même s’ils sont remplis d’air hautement comprimé, ils s’usent beaucoup plus vite en profondeur.
Le contraire se produit lorsque nous montons. Les gaz sont soumis à des pressions de plus en plus faibles, ils se dilatent donc. Si un malheureux plongeur retenait sa respiration pendant sa remontée et remontait trop rapidement, l’air contenu dans ses poumons se dilaterait au point de les déchirer, avec des conséquences imaginables. C’est la raison d’être d’une des règles fondamentales de la plongée : ne retenez jamais votre souffle en montant.
L’azote se dissout dans le sang : la loi de Henry
La pression du gaz que nous respirons a un autre effet important sur l’organisme des plongeurs, et pour le comprendre, nous devons recourir à une autre loi physique sur les gaz : la la loi de Henry. Celui-ci stipule que – en supposant toujours que la température reste constante – la quantité de gaz qui se dissout dans un volume de liquide donné est d’autant plus élevée que la température est élevée. pression partielle que le gaz exerce sur le liquide.
Traduit dans notre contexte : plus la pression des gaz que nous respirons est élevée, plus ces gaz ont tendance à se dissoudre dans le sang.
Si l’on parle d’air, nous parlons d’un mélange composé en grande partie (78%) de azote. Notre corps est parfaitement adapté à la quantité d’azote dissoute dans le sang à 1 atm. Mais plus on va en profondeur, plus la loi de Henry fait que l’on trouve de plus en plus d’azote dissous dans le sang. Cet azote supplémentaire ne pose pas de problèmes tant que l’on est en profondeur, mais ça peut être dangereux quand tu remontes.
En effet, à mesure que la pression externe diminue, la pression partielle d’azote diminue également en parallèle, et par conséquent – selon la loi de Henry – également la quantité maximale d’azote pouvant être dissoute dans le sang. En d’autres termes, à mesure que nous montons le sang finit par contenir plus d’azote qu’il ne peut en garder dissous. Le corps rétablit son équilibre en éliminant l’excès d’azote, et ce par l’expiration : l’azote migre vers les poumons et de là sort du corps. Jusqu’ici tout va bien, à condition que la montée ne soit pas trop rapide.
Si un plongeur remonte trop rapidement à la surface, l’excès d’azote n’a pas le temps de s’échapper à l’expiration. Il a tendance à revenir à l’état gazeux et former des bulles dans le sang. Savez-vous quand nous ouvrons très rapidement une bouteille d’eau gazeuse et que de nombreuses bulles se forment ? Eh bien, c’est la même chose. En ouvrant la bouteille, la pression de l’eau chute brusquement et la quantité de dioxyde de carbone que l’eau peut retenir dissoute s’effondre : CO2 puis il s’organise en bulles qui sortent rapidement pour rétablir l’équilibre. Cependant, le système circulatoire d’un plongeur n’est pas comme une bouteille d’eau gazeuse : Avoir des bulles de gaz dans le sang peut être très dangereux et provoque ce qu’on appelle maladie de décompressionce qui peut provoquer des douleurs, des paralysies, des embolies et, dans les cas les plus graves, même des accidents vasculaires cérébraux ou la mort.
Pour éviter de monter trop vite, les ascensions comportent quelques arrêts de quelques minutes à faible profondeur pour permettre à l’excès d’azote de s’échapper en toute sécurité et de revenir à des concentrations optimales dans le sang.