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La cloche à plongée La cloche à plongée existe, semble-t-il depuis l’antiquité. Elle a été perfectionnée par Jean Théophile Desaguliers (1683-1744) voir figure.

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Texte intégral

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La cloche à plongée

La cloche à plongée existe, semble-t-il depuis l’antiquité. Elle a été perfectionnée par Jean Théophile Desaguliers (1683-1744) voir figure.

Deux plongeurs sont dans une cloche de 1 m3. La cloche contient 21% donc 210 litres de dioxygène et 0,03% de dioxyde de carbone., soit 300mL On suppose que les plongeurs ne font pas d’effort. Chaque minute, ils consomment chacun 250 ml d'O2. Ils rejettent la même quantité de CO2.

Calculer la quantité de dioxygène et de CO2 au bout de une heure, de deux heures…

Que va-t-il se passer ?

Cloche à plongée catalane 1678 en bois poissé, cerclée de fer et lestée de boulet, elle était suspendue à uje potence entre deux barques.

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Expériences

Dans un caisson à ventilation contrôlée, on fait passer de l’air dont la concentration en dioxygène peut être réglée:

[O2] = 21% rythme respiratoire = 13 mouvements/minute [O2] = 18% rythme respiratoire = 15 mouvements/minute [O2] = 15% rythme respiratoire = 20 mouvements/minute [O2] = 12% rythme respiratoire = 25 mouvements/minute [O2] = 9% rythme respiratoire = 30 mouvements/minute

Dans un caisson à ventilation contrôlée, on fait passer de l’air dont la concentration en dioxyde de carbone peut être réglée:

[CO2] = 0.03% rythme respiratoire = 13 mouvements/minute

[CO2] = 1% rythme respiratoire = 15 mouvements/minute [CO2] = 3% rythme respiratoire = 25 mouvements/minute [CO2] = 5% rythme respiratoire = 40 mouvements/minute

[CO2] = 7% rythme respiratoire = 60 mouvements/minute ; risque de syncope.

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Récit joker : Apollo 13

Apollo 13 est le seul échec des vols habités Apollo. En effet, la mission avait parfaitement commencé. Les 3 astronautes Lovell, Swigert et Haise avaient décollé du Cap Canaveral le 11 avril 1970

Le 13 avril, 56 heures après le décollage et à 320 000 km de la Terre, l'équipage venait de terminer la diffusion d'une émission télévisée. Le Mission Control demanda aux astronautes de procéder à quelques

"Tâches ménagères" dans le module de commande. En l'occurrence, on demanda à Jack Swigert de brasser les réservoirs d'oxygène. L'énergie électrique requise par les systèmes du vaisseau était produite par trois piles à combustibles. Celles-ci, par réaction chimique entre le dioxygène O2 et le dihydrogène H2, produisaient de l'eau potable pour les astronautes mais avant tout de l'électricité.

Quelques secondes après le brassage, un "bang" avait retentit et l'Odyssey avait été secoué. Au bout de quelques temps, après avoir vérifié les jauges des piles à combustibles et des bus, l'équipage constata que le réservoir d'O2 numéro 2 était vide, et que le numéro 1 baissait rapidement. Les piles à combustibles 1 et 3 était hors-service. Les contrôleurs de vol pensaient à des erreurs de mesures, car une telle défaillance du module de service était incroyable. Des écrans d'avertissements clignotaient sur toutes les consoles du Mission Control. En plus des défaillances électriques, le vaisseau déviait de sa trajectoire pour une raison inexpliquée.

Au bout de quelques minutes, Lovell jeta un coup d'oeil par la fenêtre numéro 1 du module de commande et transmit à Houston : "Nous sommes en train de évacuer quelque chose dans l'espace. C'est une sorte de gaz". Au Mission Control comme dans le vaisseau, ce fut un choc. Les indications étaient bien réelles, et Apollo 13 perdait son oxygène. L'équipage comprit alors qu'il venait de perdre la Lune. Il fallait maintenant organiser le retour. Malheureusement, l'équipage ne pouvait pas réaliser un demi-tour à ce moment du vol, car le vaisseau se trouvait sur une trajectoire particulière appelée "Non-free return trajectory", qui

empêchait cette manœuvre. Il fallait résoudre les problèmes par étape. La fuite de dioxygène ne pu pas être stoppée, aussi l'équipage déménagea dans le module lunaire Aquarius, qui devint désormais un canot de sauvetage.

Bientôt, un nouveau problème se déclara. Le dioxyde de carbone CO2 devint trop concentré dans le module lunaire. Le LM avait été conçu pour être utilisé pendant 2 jours par 2 hommes, il devait maintenant

accueillir 3 hommes pendant plus de 3 jours. Malheureusement, les filtres d'hydroxyde de lithium LiOH sensé purifier l'air du LM étaient rond et ils vinrent bientôt à manquer. Il restait des filtres dans le module de commande, mais ils étaient carrés. Il fallait trouver une solution pour faire rentrer un coin carré dans un trou rond. Le CO2 était dangereux pour l'équipage : il provoquait des troubles de la vision et des pertes de conscience irrévocables causant ensuite la mort. Il fallait donc réagir très vite. Heureusement, les ingénieurs de Houston trouvèrent une solution pour bricoler un filtre avec une paire de chaussettes, une couverture du plan de vol, des bandes de scotch, des capsules d'hydroxyde de lithium. Les instructions pour la

construction de ce nouveau filtre furent transmises de façon détaillée par le Capcom. Le filtre fonctionna parfaitement, et bientôt le taux de CO2 chuta rapidement dans les conditions normales.

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Expériences

Dans un caisson à ventilation contrôlée, on fait passer de l’air dont la concentration en dioxygène peut être réglée:

[O2] = 21% rythme respiratoire = 13 mouvements/minute [O2] = 18% rythme respiratoire = 15 mouvements/minute [O2] = 15% rythme respiratoire = 20 mouvements/minute [O2] = 12% rythme respiratoire = 25 mouvements/minute [O2] = 9% rythme respiratoire = 30 mouvements/minute

Dans un caisson à ventilation contrôlée, on fait passer de l’air dont la concentration en dioxyde de carbone peut être réglée:

[CO2] = 0.03% rythme respiratoire = 13 mouvements/minute [CO2] = 1% rythme respiratoire = 15 mouvements/minute [CO2] = 3% rythme respiratoire = 25 mouvements/minute [CO2] = 5% rythme respiratoire = 40 mouvements/minute

[CO2] = 7% rythme respiratoire = 60 mouvements/minute ; risque de syncope.

Expériences

Dans un caisson à ventilation contrôlée, on fait passer de l’air dont la concentration en dioxygène peut être réglée:

[O2] = 21% rythme respiratoire = 13 mouvements/minute [O2] = 18% rythme respiratoire = 15 mouvements/minute [O2] = 15% rythme respiratoire = 20 mouvements/minute [O2] = 12% rythme respiratoire = 25 mouvements/minute [O2] = 9% rythme respiratoire = 30 mouvements/minute

Dans un caisson à ventilation contrôlée, on fait passer de l’air dont la concentration en dioxyde de carbone peut être réglée:

[CO2] = 0.03% rythme respiratoire = 13 mouvements/minute [CO2] = 1% rythme respiratoire = 15 mouvements/minute [CO2] = 3% rythme respiratoire = 25 mouvements/minute [CO2] = 5% rythme respiratoire = 40 mouvements/minute

[CO2] = 7% rythme respiratoire = 60 mouvements/minute ; risque de syncope.

Expériences

Dans un caisson à ventilation contrôlée, on fait passer de l’air dont la concentration en dioxygène peut être réglée:

[O2] = 21% rythme respiratoire = 13 mouvements/minute [O2] = 18% rythme respiratoire = 15 mouvements/minute [O2] = 15% rythme respiratoire = 20 mouvements/minute [O2] = 12% rythme respiratoire = 25 mouvements/minute [O2] = 9% rythme respiratoire = 30 mouvements/minute

Dans un caisson à ventilation contrôlée, on fait passer de l’air dont la concentration en dioxyde de carbone peut être réglée:

[CO2] = 0.03% rythme respiratoire = 13 mouvements/minute [CO2] = 1% rythme respiratoire = 15 mouvements/minute [CO2] = 3% rythme respiratoire = 25 mouvements/minute [CO2] = 5% rythme respiratoire = 40 mouvements/minute

[CO2] = 7% rythme respiratoire = 60 mouvements/minute ; risque de syncope.

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