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Propriétés physiques de l'air



1. pression atmosphérique. Comme il ressort de la présentation précédente du matériau, la couche d'air au-dessus de la surface de la Terre s'étend sur une hauteur d'environ 1000 km. Cet air est maintenu à la surface de la Terre par gravité, c'est-à-dire a un certain poids. Sur la surface de la terre et sur tous les objets situés à sa surface, cet air crée une pression égale à 1033 g / cm. Par conséquent, sur toute la surface du corps humain ayant une superficie de 1,6 à 1,8 m, cet air exerce respectivement une pression d'environ 16 à 18 tonnes. Nous ne le ressentons généralement pas, car sous la même pression, les gaz se dissolvent dans les liquides et les tissus corporels et équilibrent la pression externe à la surface du corps de l’intérieur. Cependant, lorsque la pression atmosphérique externe change en raison des conditions météorologiques, il faut un certain temps pour l’équilibrer de l’intérieur, ce qui est nécessaire pour augmenter ou diminuer la quantité de gaz dissous dans le corps. Pendant ce temps, une personne peut ressentir un certain inconfort, car avec un changement de pression atmosphérique de seulement quelques mm. Hg. La pression totale de la colonne sur la surface du corps varie de quelques dizaines de kilogrammes. Ces changements sont particulièrement ressentis par les personnes souffrant de maladies chroniques du système musculo-squelettique, du système cardiovasculaire, etc.

En outre, une personne peut être confrontée à un changement de pression barométrique au cours de son activité: montée en hauteur, plongée, coffrage, etc. Par conséquent, les médecins doivent savoir quel est l’effet du corps sur l’abaissement et l’augmentation de la pression atmosphérique.

L'effet de la pression réduite

Lorsque la pression est réduite, une personne se trouve principalement lors d’une montée en hauteur (lors d’une excursion en montagne ou lors de l’utilisation d’un avion). Dans ce cas, le principal facteur qui affecte une personne est le manque d’oxygène.

À mesure que l'altitude augmente, la pression atmosphérique diminue progressivement (d'environ 1 mmHg pour 10 m de hauteur). À une altitude de 6 km, la pression atmosphérique est déjà deux fois plus basse qu'au niveau de la mer et à une altitude de 16 km - 10 fois.

Comme nous l’avons noté précédemment, le pourcentage d’oxygène dans l’air atmosphérique ne change presque pas avec l’altitude, mais sa pression partielle décroît également en raison de la diminution de la pression totale, c.-à-d. la proportion de pression fournie par l'oxygène dans la pression totale.

Il s’avère que c’est la pression partielle de l’oxygène qui assure la transition (diffusion) de l’oxygène de l’air alvéolaire au sang veineux. Au contraire, cette transition est due à la différence de pression partielle d'oxygène dans le sang veineux et dans l'air alvéolaire. Cette différence s'appelle pression diffuse. Avec une faible pression diffuse, l'artérialisation du sang dans les poumons est difficile, une hypoxémie survient, facteur principal du développement des maladies de haute altitude et des maladies des montagnes. La symptomatologie de ces maladies est très similaire aux symptômes de la carence générale en oxygène que nous avons décrits précédemment: essoufflement, palpitations, blanchiment de la peau et acrocyanose, vertiges, faiblesse, fatigue, somnolence, nausées, vomissements, perte de conscience. Les premiers signes d'altitude ou de mal des montagnes commencent à apparaître dès 3-4 km d'altitude.

En fonction de la pression partielle d'oxygène dans l'air à différentes hauteurs, on distingue les zones suivantes (en fonction du degré d'influence sur le corps humain):

1. Zone indifférente jusqu'à 2 km

2. Zone de compensation totale 2-4 km

3. Zone de compensation incomplète 4-6 km

4. Zone critique 6-8 km

5. Zone mortelle supérieure à 8 km

Naturellement, la division en de telles zones est conditionnelle, car différentes personnes tolèrent le déficit en oxygène de différentes manières. Le degré de forme physique du corps joue un rôle important. Chez les personnes formées, l'activité des mécanismes compensatoires est améliorée, la quantité de sang en circulation, l'hémoglobine et les globules rouges sont augmentés, l'adaptation tissulaire est améliorée.

En plus du manque d'oxygène, une diminution de la pression barométrique lors de la montée en hauteur entraîne d'autres perturbations de l'état du corps. Tout d’abord, il s’agit de troubles de la décompression, qui se traduisent par l’expansion de gaz situés dans les cavités naturelles du corps (sinus paranasaux, oreille moyenne, dents mal remplies, gaz dans les intestins, etc.). Dans ce cas, la douleur peut survenir, atteignant parfois une force significative. Ces phénomènes sont particulièrement dangereux avec une forte diminution de la pression (par exemple, dépressurisation des cabines d’aéronefs). Dans de tels cas, des dommages aux poumons, aux intestins, aux saignements de nez, etc. peuvent survenir. Réduction de pression jusqu'à 47 mm Hg. Art. et plus bas (à une altitude de 19 km) conduit au fait que les fluides dans le corps bouillent à la température du corps, car la pression devient inférieure à la pression de la vapeur d'eau à cette température. Ceci est exprimé par l'apparition de ce qu'on appelle l'emphysème sous-cutané.

L'effet de l'hypertension

Un homme est obligé de plonger et d'opérer dans des caissons à une pression élevée. Les personnes en bonne santé supportent la transition vers une pression artérielle élevée sans douleur. Seulement occasionnellement, il y a une gêne à court terme. Dans ce cas, la pression est équilibrée dans toutes les cavités internes du corps avec la pression externe, ainsi que la dissolution de l'azote dans les fluides corporels et les tissus en fonction de sa pression partielle dans l'air inhalé. Environ 1 litre d'azote est dissous dans le corps pour chaque atmosphère de pression supplémentaire.

La situation est beaucoup plus grave dans la transition d'une atmosphère avec une pression accrue à une pression normale (pendant la décompression). Dans ce cas, l'azote, dissous dans le sang et les liquides tissulaires du corps, a tendance à se détacher de l'atmosphère externe. Si la décompression se produit lentement, l'azote se diffuse progressivement dans les poumons et la désaturation se produit normalement. Cependant, en cas de décompression accélérée, l'azote n'a pas le temps de se diffuser dans les alvéoles pulmonaires et est libéré dans les liquides tissulaires et dans le sang sous forme gazeuse (sous forme de vésicules), provoquant ainsi un phénomène douloureux appelé mal de décompression. La libération d'azote se produit d'abord à partir des fluides tissulaires, car ils ont le coefficient de sursaturation en azote le plus bas, et peuvent ensuite se produire dans la circulation sanguine (à partir du sang). La maladie des caissons s’exprime principalement par la survenue de douleurs aiguës dans les muscles, les os et les articulations. Les gens de cette maladie est très justement appelé "pause". À l'avenir, des symptômes apparaissent en fonction de la localisation des embolies vasculaires (marbrures de la peau, paresthésie, parésie, paralysie, etc.).

La décompression est un moment crucial dans ce travail et prend beaucoup de temps. Le calendrier de fonctionnement dans le caisson à une pression égale à trois atmosphères supplémentaires (3 ATM) est le suivant:

La durée totale de la demi-journée est de 5 heures 20 minutes.

La période de compression est de 20 minutes.

Travaux au caisson - 2 h 48 min.

La période de décompression est de 2 heures 12 minutes.

Naturellement, lorsqu’on travaille dans des caissons à pression plus élevée, la période de décompression est considérablement allongée et, en conséquence, réduite.

période de travail dans la chambre de travail.

2. Le mouvement de l'air. En raison de l'échauffement inégal de la surface de la Terre, des zones sont créées avec des pressions atmosphérique élevées et basses, ce qui entraîne à son tour le mouvement des masses d'air.

Le mouvement de l'air contribue à maintenir la constance et l'uniformité relative de l'environnement de l'air (équilibrage des températures, mélange des gaz, dilution de la pollution) et contribue également au transfert de chaleur par le corps. La «rose des vents» revêt une importance particulière dans la planification des zones peuplées. Il s'agit d'une représentation graphique de la répétabilité de la direction des vents dans une zone donnée pendant une certaine période. Lors de la planification du territoire de zones peuplées, la zone industrielle devrait être située du côté sous le vent par rapport à la zone résidentielle. La vitesse du mouvement de l'air dans l'atmosphère peut aller du calme aux ouragans (plus de 29 m / s). Dans les bâtiments résidentiels et publics, la vitesse de l'air est normalisée entre 0,2 et 0,4 m / s. Une vitesse de l'air trop faible indique une mauvaise ventilation, grande (plus de 0,5 m / s) - crée une sensation désagréable de tirage.

3. humidité. L'air de la troposphère contient une quantité importante de vapeur d'eau qui se forme à la suite de l'évaporation à la surface de l'eau, du sol, de la végétation, etc. Ces paires passent d'un état d'agrégation à un autre, affectant la dynamique globale de l'humidité de l'atmosphère. La quantité d'humidité dans l'air avec une élévation diminue rapidement. Ainsi, à une altitude de 8 km, l'humidité de l'air ne représente qu'environ 1% de la quantité d'humidité déterminée au niveau du sol.

Pour l'homme, le plus important est l'humidité relative, qui indique le degré de saturation de l'air en vapeur d'eau.
Il joue un rôle important dans la mise en œuvre de la thermorégulation du corps. La valeur optimale d'humidité relative est considérée comme étant de 40 à 60%, acceptable entre 30 et 70%. Avec une faible humidité de l'air (15-10%), il se produit une déshydratation plus intense du corps. Dans le même temps, on ressent subjectivement l’augmentation de la soif, la sécheresse des membranes muqueuses des voies respiratoires, l’apparition de fissures sur celles-ci accompagnées de phénomènes inflammatoires ultérieurs, etc. Ces sensations sont particulièrement douloureuses chez les patients sensibles à la température. Par conséquent, une attention particulière doit être accordée aux conditions microclimatiques dans les unités de soins de ces patients. Une humidité de l'air élevée affecte négativement la thermorégulation du corps, ce qui rend difficile ou augmente le transfert de chaleur en fonction de la température de l'air (voir d'autres questions sur la thermorégulation).

4. température de l'air. L'homme s'est adapté à l'existence dans certaines valeurs de température. À la surface de la Terre, la température de l’air varie de 100 ° C environ à la latitude du terrain et à la saison de l’année. Avec une élévation en hauteur, la température de l’air diminue progressivement (environ 0,56 ° C par 100 m d’altitude). Cette valeur s'appelle le gradient de température normal. Cependant, en raison des conditions météorologiques spéciales (faible nébulosité, brouillard), ce gradient de température est parfois violé et la soi-disant inversion de température se produit lorsque les couches supérieures de l'air deviennent plus chaudes que les basses. Ceci est particulièrement important pour résoudre les problèmes liés à la pollution de l'air.

La survenue d'une inversion de température réduit la capacité de diluer les contaminants rejetés dans l'air et contribue à la création de leurs concentrations élevées.

Pour examiner les effets de la température de l'air sur le corps humain, il est nécessaire de rappeler les mécanismes fondamentaux de la thermorégulation.

Thermorégulation. Une des conditions les plus importantes pour le fonctionnement normal du corps humain est de maintenir une température corporelle constante. Dans des conditions normales, une personne moyenne perd environ 2400-2700 kcal par jour. Environ 90% de cette chaleur est libérée par la peau dans l'environnement extérieur, les 10 à 15% restants étant utilisés pour chauffer des aliments, des boissons et l'air inhalé, ainsi que pour s'évaporer de la surface des muqueuses des voies respiratoires, etc. Par conséquent, le moyen le plus important de transfert de chaleur est la surface du corps. La chaleur est transférée de la surface du corps sous forme de rayonnement (rayonnement infrarouge), de conduite (par contact direct avec des objets environnants et d'une couche d'air adjacente à la surface du corps) et d'évaporation (sous forme de sueur ou d'autres liquides).

Dans des conditions confortables ordinaires (à la température ambiante dans des vêtements légers), le rapport entre le degré de transfert de chaleur par ces méthodes est le suivant:

1. Rayonnement - 45%

2. Réalisation - 30%

3. évaporation - 25%

En utilisant ces mécanismes de transfert de chaleur, le corps peut se protéger largement des effets des températures élevées et empêcher la surchauffe. Ces mécanismes de thermorégulation sont appelés physiques. En plus d’eux, il existe également des mécanismes chimiques, tels que, lorsqu’ils sont exposés à des températures basses ou élevées, les processus métaboliques du corps se modifient, ce qui entraîne une augmentation ou une diminution de la production de chaleur.

L'effet complexe des facteurs météorologiques sur le corps. La surchauffe se produit généralement à des températures ambiantes élevées associées à une humidité élevée. Dans l'air sec, la température élevée est beaucoup plus facile à transporter, car une partie importante de la chaleur est dégagée par évaporation. Avec l'évaporation de 1 g de sueur, environ 0,6 kcal est consommé. Le transfert de chaleur est particulièrement utile s’il est accompagné d’un mouvement d’air. Ensuite, l'évaporation se produit le plus intensément. Cependant, si une température élevée de l'air est accompagnée d'une humidité élevée, l'évaporation de la surface du corps ne se produira pas assez intensément ou cessera complètement (l'air est saturé d'humidité). Dans ce cas, le transfert de chaleur ne se produira pas et la chaleur commencera à s'accumuler dans le corps - une surchauffe se produira. Il y a deux manifestations de surchauffe: l'hyperthermie et la maladie convulsive. Dans l'hyperthermie, on distingue trois degrés: a) doux, b) modéré, c) sévère (coup de chaleur). La maladie convulsive est due à une forte diminution du taux de chlorures dans le sang et les tissus organiques, lesquels sont perdus lors d’une transpiration intense.

L'hypothermie. L'homme tolère bien les basses températures associées à une faible humidité relative et à une faible vitesse de l'air. Cependant, la basse température combinée à une humidité et une vitesse de l'air élevées crée une possibilité d'hypothermie. En raison de la grande conductivité thermique de l'eau (28 fois plus d'air) et de sa grande capacité calorifique dans des conditions d'air brut, le transfert de chaleur augmente fortement avec la méthode de conduction thermique. Cela contribue à l'augmentation de la vitesse du mouvement de l'air. Le sous-refroidissement peut être général et local. L’hypothermie générale contribue à la survenue de rhumes et de maladies infectieuses en raison d’une diminution de la résistance globale du corps. L’hypothermie locale peut provoquer des frissons et des engelures, surtout au niveau des membres («pied de tranchée»). Avec le refroidissement local, des réactions réflexes se produisant dans d'autres organes et systèmes peuvent également se produire.

Ainsi, il devient clair que l’humidité élevée de l’air joue un rôle négatif dans les problèmes de thermorégulation à haute et basse température, et une augmentation de la vitesse de l’air contribue généralement au transfert de chaleur. Les cas exceptionnels où la température de l'air est supérieure à la température du corps et où l'humidité relative atteint 100%.

Dans ce cas, une augmentation de la vitesse de l'air n'entraînera pas une augmentation du transfert de chaleur, que ce soit par la méthode d'évaporation (l'air est saturé d'humidité) ou par la méthode de conduite (la température de l'air est supérieure à la température de surface du corps).

Réactions Météotropes. Les conditions météorologiques ont un impact significatif sur l'évolution de nombreuses maladies. Dans la région de Moscou, par exemple, chez près de 70% des patients cardiovasculaires, la détérioration du temps coïncide avec des périodes de changement significatif des conditions météorologiques. De nombreuses études menées dans presque toutes les régions climatiques et géographiques du pays et de l'étranger ont mis en évidence une relation similaire. Les personnes souffrant de maladies pulmonaires chroniques non spécifiques présentent également une hypersensibilité aux intempéries. Ces patients ne tolèrent pas les conditions météorologiques caractérisées par une humidité élevée, des changements brusques de température et des vents violents. Une relation très marquée avec l'évolution de la maladie par l'asthme bronchique. Cela se reflète même dans la répartition géographique inégale de la maladie, qui est plus fréquente dans les régions à climat humide et aux changements climatiques contrastés. Ainsi, par exemple, dans les régions du nord, dans les montagnes et dans le sud de l’Asie centrale, l’incidence de l’asthme bronchique est deux à trois fois moins élevée que dans les pays baltes. L'hypersensibilité aux conditions météorologiques et à leurs modifications chez les patients atteints de maladies rhumatismales est également bien connue. L’apparition de douleurs rhumatismales dans les articulations, antérieures ou concomitantes à des changements climatiques, est devenue l’un des exemples classiques d’une réaction météopathique. Ce n’est pas un hasard si de nombreux patients atteints de rhumatisme sont appelés au figuré de "baromètres vivants". Les patients atteints de diabète, de maladies neuropsychiques et d’autres maladies réagissent souvent aux conditions météorologiques changeantes. Il existe des preuves des effets du temps sur la pratique chirurgicale. En particulier, il a été noté que lors de conditions météorologiques défavorables, l’évolution et les résultats de la période postopératoire chez les patients cardiovasculaires et autres s’aggravaient.

L'évaluation médicale des conditions météorologiques constitue le point de départ de la justification et de la mise en œuvre de mesures préventives pour les réactions météotropes. Il existe plusieurs types de classification des types de temps, le plus simple étant la classification selon G.P. Fedorov. Selon cette classification, trois types de temps sont distingués:

1) Optimal - fluctuations de la température quotidienne jusqu'à 2 ° C, vitesse

mouvement de l'air jusqu'à 3 m / s, pression atmosphérique jusqu'à 4 mbar.

2) Раздражающая— колебания температуры до 4°С, скорость движения воздуха до 9 м/сек, изменение атмосферного давления до 8 мбар.

3) Острая — колебания температуры более 4°С, скорость движения воздуха более 9 м/сек, изменение атмосферного давления более 8 мбар.

В медицинской практике желательно производить медицинский прогноз погоды на основании этой классификации и предпринимать соответствующие профилактические меры.

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