Grand oral Physique-Chimie En quoi les principes physiques et chimiques sont-ils essentiels pour assurer la sécurité des plongeurs sous-marins ?

« En quoi les principes physiques et chimiques sont-ils essentiels pour assurer la sécurité des plongeurs sousmarins ? Physique-Chimie _____________________________________________________________________________________________ Introduction : - Mesdames et Monsieurs les membres du jury, depuis maintenant deux ans une nouvelle passion pour moi est née : il s'agit de la plongée sous-marine.

Ayant vécue dans cet univers depuis ma naissance, ce n'ai que récemment que j'ai commencé à en pratiquer et de là est né une véritable passion pour tout ce qui se trouve dans les fonds sous-marins. - Une activité de plus en plus populaire de nos jours, la plongée sous-marine se déroule dans un environnement très différent de celui dans lequel nous vivons habituellement et comporte donc des risques pour la santé et la sécurité des plongeurs si nous ne respectons pas certaines règles et ne faisons pas attention. - Pour prévenir ces risques et assurer une pratique de cette activité en toute sécurité, il est essentiel de comprendre quelques principes importants de la plongée.

On va donc se poser la question [suivante] : En quoi les principes physiques et chimiques sont-ils essentiels pour assurer la sécurité des plongeurs sousmarins ? Autrement dit, en quoi la connaissance de certaines lois physiques et chimiques est-elle indispensable pour permettre aux plongeurs sous-marins de plonger en toute sécurité ? - Mon discours se divise alors en deux grandes parties : - Tout d'abord nous verrons les principes physiques, en particulier la pression et ses effets sur le corps humain, la flottabilité et la stabilisation du plongeur et les paliers de décompressions ainsi que la prévention des accidents de décompression. - Ensuite nous verrons les principes chimiques qui s'axent sur la respiration sous l'eau, la toxicité des gaz et leur prévention, ainsi que sur les réactions chimiques et leur rôle dans la sécurité du plongeur. _____________________________________________________________________________________________ Plan : I/ Les principes physiques A) la pression et ses effets sur le corps humain - définition de la pression et ses unités de mesure -> Loi de Boyle-Mariotte - explication de la variation de la pression avec la profondeur - description des effets de la pression sur le corps humain : barotraumatismes, narcose à l'azote, etc… B) la flottabilité et la stabilisation du plongeur -> Loi d'Archimède - définition de la flottabilité et ses facteurs de variations (eau plus ou moins salée, combinaison, etc…) - explication de l'importance de la stabilisation de plongeur : sécurité - description des moyens de contrôle de la flottabilité (gilet, lestage, etc…) C) les paliers de décompression et la prévention des accidents de décompression - explication du phénomène de saturation/désaturation des gaz dans le corps humain - description des paliers de décompression et de leur rôle dans la prévention des accidents de décompression - présentation des moyens de prévention et de traitement des accidents de décompression : table de décompression, caisson hyperbare, etc… II/ Les principes chimiques A) respiration sous l'eau - description des différents types de respiration : bouteille, recycleur, etc… - explication du rôle des gaz dans la respiration et de l'importance de leur rôle pour la sécurité du plongeur - présentation des moyens de contrôle de la composition des gaz : analyseur d'oxygène, etc… B) la toxicité des gaz et leur prévention - explication de la toxicité de certains gaz en fonction de leur concentration et la durée d'exposition - description des moyens de préventions de la toxicité des gaz : choix des mélanges gazeux, respect limites de profondeur et de durée des plongées, etc… C) les réactions chimiques et leur rôle dans la sécurité des plongeurs - explication du rôle des réactions chimiques dans la production de chaleur et d'énergie pour le plongeur - description des moyens de contrôle des réactions chimiques : choix des matériaux, des piles, etc… - présentation des risques liés aux réactions chimiques et des moyens de préventions : court-circuit, fuite de gaz, etc… des _____________________________________________________________________________________________ Développement : La plongée sous-marine, également appelée plongée subaquatique, est une activité qui consiste à rester sous l'eau, soit en apnée dans le cas de la plongée libre, soit en respirant à l'aide d'un détendeur relié à une bouteille d'air comprimé dans le cas de la plongée en scaphandre autonome.

C'est une activité qui nécessite la compréhension de plusieurs principes physiques pour garantir la sécurité et le confort du plongeur. Les plongeurs sont soumis à des pressions importantes, qui augmentent avec la profondeur, et doivent utiliser un équipement spécifique pour respirer et se déplacer. I) les principes physiques Les principes physiques sont essentiels pour comprendre les effets de la pression sur le corps humain, la flottabilité et la stabilisation du plongeur, ainsi que les paliers de décompression et la prévention des accidents de décompression. A) La pression et ses effets sur le corps humain * Un des principes fondamentaux de la plongée est la pression, qui se définie comme la force exercée par un fluide sur une surface donnée. Son unité de mesure est le Pascal (Pa) dans le système international d'unités, mais en plongée, on utilise souvent le bar (1 bar vaut 100 000 Pa). C'est une notion importante dans de nombreux domaines de la physique, de la chimie et également de l'ingénierie. * En surface, notre corps subit la pression exercée par le poids de l'air, c'est la pression atmosphérique. Elle se mesure en « bars » et diminue avec l'altitude.

A 2 000 mètres (6 600 pieds), par exemple, elle est d'environ 0,8 bar, alors qu'elle vaut 1 bar au niveau de la mer.

Dès notre immersion, le poids de l'eau vient s'ajouter à celui de l'air.

L'eau étant environ 800 fois plus lourde que l'air, la pression varie rapidement quand la profondeur augmente.

Tous les 10 mètres (33 pieds), elle s'accroît de 1 bar.

Elle passe ainsi du simple au double entre la surface (1 bar) et 10 mètres (2 bars).

À 20 m, elle a triplé pour atteindre 3 bars. C'est la pression absolue. Plusieurs types de pressions existes : - la pression atmosphérique : pression qu'exerce le poids de la colonne d'air situé au-dessus de nous = 1 bar - la pression hydrostatique : pression que nous subissons sous l'eau -> 1 bar : 10m.

; 2 bars -> 20m - la pression absolue = Patmo + Phydro : - Dans le contexte de la plongée sous-marine, la pression est un facteur clé à prendre en compte.

Elle est liée à la profondeur par la loi de Boyle-Mariotte, qui stipule que pour une quantité d'air donnée, le produit de la pression par le volume sera toujours constant.

Cette loi est utilisé afin de calculer l'autonomie d'une bouteille de plongée pour une profondeur et est donnée par la formule suivante : P1 x P2 = P2 x V2 = C avec P1 : la pression en surface (=1bar) V1 : le volume en surface P2 : la pression au fond (20 m  3 bars) V2 : le volume au fond (quantité d'air dans la bouteille) C : une constante _______ Si P1 x V1 = P2 x V2 , alors V1 = (P2 x V2) P1 La loi de Boyle-Mariotte est un principe physique fondamental qui décrit le comportement d'un gaz en fonction de la pression et du volume.

Elle a des implications importantes pour la plongée sous-marine car elle permet de comprendre comment la pression de l'air dans les poumons et les bouteilles de plongée est affectée par la profondeur.

En adaptant leur respiration et en respectant les paliers de décompression, les plongeurs peuvent assurer leur sécurité et leur confort sous l'eau. Sans ça, pour éviter les barotraumatismes pulmonaires, les plongeurs doivent donc adapter leur respiration à la profondeur en inspirant et en expirant lentement et profondément.

Ils doivent également vérifier régulièrement la pression de leur bouteille de plongée pour s'assurer qu'ils disposent d'une quantité suffisante d'air pour remonter à la surface en toute sécurité. * Dès les premiers mètres d'une immersion, nous ressentons les effets de l'augmentation de pression qui agit sur les cavités aériennes de notre organisme (oreilles, poumons), sans aucune incidence sur les autres parties de notre corps.

À la remontée, la pression baisse et les volumes se dilatent, avec une incidence possible sur notre corps, c'est le phénomène inverse que celui à la descente et peut créer une surpression.

Ces variations de pression peuvent provoquer ce qu'on appelle des barotraumatismes et une narcose à l'azote. - Les barotraumatismes sont des lésions causées par la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du corps.

Les plus courants en plongée sont ceux qui affectent les oreilles et les sinus, mais il peut aussi y voir les poumons, les dents et les yeux qui sont affectés. - Les barotraumatismes liés aux oreilles se font lors de la descente, lorsque la pression augmente agissant alors sur les tympans.

Plusieurs symptômes se font ressentir sous forme de douleurs violentes aux oreilles, par une sensation de froid ou encore une perte de l'équilibre.

Afin d'éviter cela il est important d'éviter de plonger enrhumer et de pratiquer une manœuvre dite "d'équilibrage des pressions" ou plus souvent.... »