Pratiquer un sport en altitude

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Exercices
Classe(s) : 2de | Thème(s) : La pression

Répondre aux questions suivantes en extrayant les informations nécessaires des documents fournis, en mobilisant vos connaissances et en rédigeant de manière argumentée.

1. Pourquoi les valeurs du Doc. 1 ne sont-elles que des valeurs moyennes ?

2. Que signifient les symboles hPa et mmol utilisés dans les Docs. 3 et 4 ?

3. La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer est appelée pression atmosphérique normale. Quelle est sa valeur ?

4. À partir des informations du Doc. 1, montrer que le volume d’air inspiré en 1 h par un adulte au repos dans des conditions normales de pression est d’environ . Cette valeur approximative sera utilisée pour le calcul suivant.

5. Montrer que la quantité de matière de dioxygène inspirée par un adulte au repos en une heure à l’altitude zéro pour une température de est .

6. Lors de la pratique d’un sport, la fréquence respiratoire augmente. Pourquoi ?

7. Comment évoluent la pression atmosphérique et la température moyennes lorsque l’altitude croît ?

8. Comment évolue la quantité de matière contenue dans un litre de gaz lorsque la pression diminue ?

9. Un adulte au repos, quelle que soit l’altitude à la laquelle il se trouve, a en moyenne besoin d’inspirer en 1 h la même quantité de matière mol de dioxygène que s’il se trouvait à l’altitude zéro.

Calculer le volume V1 d’air nécessaire en une heure à un adulte au repos se trouvant à 3 000 m d’altitude à la température de .

10. Montrer que V1 vaut environ 1,4 fois V0. Comment s’explique cette différence ? Quelle conséquence cela a-t-il sur le rythme respiratoire ?

11. Déterminer la valeur de la fréquence respiratoire moyenne au repos à 3 000 m d’altitude.

12. Pourquoi en très haute altitude (supérieure à 7 km), les alpinistes utilisent-ils très fréquemment des masques à dioxygène ?

Doc. 1. Respiration

La fréquence respiratoire est le nombre de cycles inspiration-expiration par minute. Dans des conditions normales de pression et au repos, la fréquence respiratoire est d’environ 16 cycles/min en moyenne pour un adulte. Elle est comprise entre 20 et 30 cycles/min pour un enfant. À chaque inspiration, le volume d’air entrant dans les poumons d’un adulte est d’environ 0,50 L en moyenne.

Doc. 2. Composition de l’air (en quantité de matière)

Doc. 3. Quantité de matière contenue dans un litre d’air en fonction de sa pression, pour quelques valeurs de températures

Pression (hPa)

Quantité de matière dans un litre d’air

à

à

à

à

400

17,9

17,5

17,1

16,7

500

22,3

21,9

21,3

20,9

600

26,8

26,2

25,6

25,0

700

31,3

30,6

29,8

29,2

800

35,8

35,0

34,1

33,4

900

40,2

39,3

38,4

37,6

1013

45,3

44,3

43,2

42,3

1100

49,2

48,1

46,9

45,9

Doc. 4. Valeurs moyennes de la pression et de la température de l’atmosphère en fonction de l’altitude

Altitude

(km)

Pression atmosphérique (hPa)

Température de
l’atmosphère

0

1 013

15

1

900

9

2

794

2

3

700

4

617

5

541

6

471

7

411

8

357