L’équilibre thermique du corps humain

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Classe(s) : 1re Générale | Thème(s) : Le bilan thermique du corps humain

L’être humain est capable de produire sa propre chaleur et de se maintenir à une température stable. Cette stabilité thermique est le fruit d’un équilibre entre apport et pertes de chaleur.

I La température, un paramètre corporel stable

À NOTER

La température centrale peut osciller autour de sa valeur. Par exemple, elle augmente légèrement lors de l’ovulation chez la femme.

La température centrale du corps humain est sa température interne moyenne. Elle est de 37 °C et globalement constante. Elle résulte d’une régulation qui maintient un équilibre entre la production d’énergie et les pertes de chaleur.

La surface corporelle en contact avec le milieu extérieur est quant à elle de température inférieure à la température centrale.

II Les échanges thermiques entre l’organisme et son milieu

1 La thermogenèse

L’organisme humain peut gagner de la chaleur si l’environnement est plus chaud que le corps. Mais la majeure partie de la chaleur corporelle est produite dans le corps par des mécanismes de thermogenèse.

La thermogenèse résulte de l’activité métabolique des cellules, comme la respiration cellulaire et les fermentations. L’oxydation des nutriments lors de ces réactions métaboliques constitue la principale source de chaleur (80 % de l’énergie produite lors de ces réactions est de l’énergie calorifique).

On peut définir une puissance thermique de base (thermogenèse de base) libérée par un être humain. Elle correspond à la chaleur produite lorsqu’il est au repos et à jeun. Elle est en moyenne de 100 watts (W).

La production de chaleur quotidienne mesurée en laboratoire par calorimétrie indirecte est de 134,2 kJ ∙ 24 h–1 ∙ kg–1. Soit, pour un homme moyen de 65 kg, une énergie calorifique quotidienne de : 65 × 134,2 kJ = 8 723 kJ.

Comme 1 J ∙ s–1 = 1 W, le corps humain produit quotidiennement :

8 723 kJ86 400 s=100 W.

Par ailleurs, on peut définir une thermogenèse facultative, associée aux activités (nutrition, activité physique, etc.) entraînant une production de chaleur supplémentaire. Elle est surtout liée à l’augmentation de l’activité des cellules musculaires qui produisent leur énergie par respiration cellulaire.

2 La thermolyse

La thermolyse correspond à l’ensemble des pertes d’énergie calorifique du corps humain. Ces pertes ont lieu majoritairement au niveau de la peau. En se déplaçant dans le corps, le sang diffuse la chaleur interne jusqu’en périphérie, où la chaleur peut se dissiper vers le milieu extérieur selon plusieurs mécanismes : radiation, conduction, convection et perspiration.

La radiation est une perte d’énergie calorifique sous forme de rayonnement infrarouge. En effet, tout corps chaud tend à se refroidir en émettant des rayons infrarouges, qui véhiculent de la chaleur.

La conduction a lieu par contact avec des objets ou fluides plus froids que le corps et aptes à conduire la chaleur. L’intensité de ces pertes est proportionnelle à l’écart de température ou gradient thermique entre la peau et l’objet en contact. Ce gradient est nul si l’objet (ou l’air) est de même température que la peau.

La convection se produit lors du renouvellement d’un fluide (air ou eau) autour du corps. Une exposition au vent ou un déplacement du corps augmente la perte d’énergie calorifique par convection.

La perspiration résulte du changement d’état de l’eau, qui passe de liquide à gazeux, l’évaporation étant endothermique, c’est-à-dire qu’elle consomme de la chaleur. Elle se produit notamment lors de la sudation.

Zoom

Échanges d’énergie entre l’être humain et son milieu

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La température corporelle résulte d’un équilibre entre l’énergie produite par le corps humain et les échanges avec l’environnement.

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