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Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit clos

Posté par
megakevin
24-08-12 à 20:15

Bonjour,

J'ai longuement (pendant deux minutes ^^) hésité à poster cette question ici ou sur l'île des mathématiques, mais je me suis finalement dit que ceci était de la physique. (je ne fais plus de physique depuis deux ans, étant un élève (du moins était, étant donné que j'ai obtenu mon BAC cette année ^^) de STG).

Comme vous avez pu le lire grâce au titre, je recherche une formule, simple à appliquer si possible (ou un logiciel qui peut être consultable en ligne sur internet, comme les nombreux calculateurs de surface et d'aire) étant donné que mes capacités mathématiques n'arrivent pas à dépasser les mathémathiques seulement applicables en gestion.

Je voudrais donc réussir à pouvoir calculer le temps dont dispose une personne seule pour respirer tout l'oxygène d'un endroit clos (et donc sans possibilité de renouvellement de l'air) avant de voir sa vie en danger.

Je sais, si mes sources sont fiables (une personne sur un forum qui semblait savoir de quoi il parlait), qu'une personne respire en moyenne :
6 litres par minutes au repos, 15 en marchant, 35 en montant des escaliers et minimum 60 en courant.


Cette question n'est pas du tout scolaire. C'est pour ma propre culture et parce que j'aimerais pouvoir calculer ceci pour différentes espaces.

Merci d'avance pour vos réponses.

Posté par
J-P
re : Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit 25-08-12 à 15:54

Infos ici :  

On y voit qu'au repos, une inspiration est de l'ordre de 0,5 L, comme on "respire" environ 1 fois toutes les 4 ou 5 secondes, on a, au repos, une "consommation" d'air d'environ 6 à 8 L par minute.
  
En courant, on peut inspirer (pour un homme) environ 3 L d'air et la respiration s'accèlère à environ 1 fois toutes les 2,5 secondes, soit donc une "consommation" d'air d'environ 70 L par minutes.

Les données que tu possèdes me semblent donc "dans la norme".
-----

Maintenant, ce n'est pas pour celà qu'on a le droit de penser qu'on peut avec ces données calculer "le temps dont dispose une personne seule pour respirer tout l'oxygène d'un endroit clos".

Pour deux raisons :

a) A chaque expiration, il est rejeté du CO2 mais aussi une partie du O2 et de N2 qui a été inspiré.

b) On ne peut pas consommer tout l'oxygène d'une pièce, lorsque le taux d'oxygène devient trop faible, mais loin avant qu'il ne soit nul, l'individu meurt asphixé.

On en parle un peu ici :
-----
Sauf distraction.  

Posté par
megakevin
re : Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit 26-08-12 à 13:20

On ne peut pas calculer d'abord le volume d'un objet.

Par exemple une sphére de deux mètres de diamètre.
J'ai calculé que son volume était de 4.19m3

Et, grâce aux liens que tu m'as envoyé, j'ai appris qu'un homme au repos consomme 0.5m3 par heure.

Donc est-ce qu'on ne pourrait pas effectuer l'opération suivante :
4.19/0.5 = 8.38

Et ce résultat serait le nombre d'heure avant que plus aucun air ne soit respirable.

Non ?

Posté par
megakevin
re : Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit 26-08-12 à 13:28

Excusez-moi de faire un double-post (je n'ai pas vu de fonction éditer), mais en relisant ton post, j'ai compris un point.

L'air ne contient pas que de l'oxygène. Or c'est celui-ci que nous respirons. En ne prenant pas en compte le fait qu'on rejette de l'oxygène (on va rester dans le basique ^^), on peut calculer le nombre d'heure avant qu'on ait respiré une fois chaque "particule" (ne prenait pas en compte ce mot, c'est simplement pour imager) d'oxygène dans cet espace clos.

L'oxygène est à hauteur de 23% dans l'air.

Donc si on reprend le volume de la sphère : 4.19m3.
Il y a donc 4.19m3 d'air dans la sphère.
Alors 4.19*0.23 = 0.9637
Donc il y a 0.9637m3 d'oxygène dans la sphère.

à partir de là, on peut faire le calcul précédent :
0.9637/0.5 = 1.9274

Donc on doit pouvoir rester, dans une sphère close de deux mètres de diamètre, 2 heures avant d'avoir respiré chaque "particule" d'air au moins une fois.
Donc à partir de ce moment, on peut supposer qu'on entame l'oxygène restant et donc qu'il vaut mieux sortir de la pièce close.

C'est bon ce que j'ai avancé ou pas ?

Posté par
J-P
re : Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit 27-08-12 à 09:19

Mais non, on ne respire pas que de l'oxygène, c'est l'oxygene de l'air qui nous est utile dans la respiration, néanmoins, c'est bien de l'air que l'on inspire et pas seulement de l'oxygène.

Si on "respire" 6 à 8 L d'AIR (pas d'oxygène seul) par minute.

On "respire" 4190 L d'air en une durée comprise entre 4190/8 = 524 minutes et 4190/6 = 698 minutes. (si on respire calmement, sans faire d'effort physique en plus que celui du à la respiration)

Soit donc en une durée comprise entre 8,7h et 11,6 h.

Ce qui ne signifie pas que c'est une réponse décente à la question posée.
----
Néanmoins, ce n'est peut-être pas trop loin.

L'air inspiré contient environ 21% d'oxygène, l'air expiré contient environ 17% d'oxygène et 4% de CO2

Il me semble avoir vu quelque part que l'air à moins de 17% d'oxygène devient dangereux pour l'homme et donc on retombe environ sur l'approximation faite dans le calcul de l'entièreté de l'air de la pièce hermétiquement close respiré 1 fois.

Mais il vaudrait mieux avoir confirmation ou infirmation de quelqu'un qui connait vraiment le sujet ... et surtout ne pas essayer pour voir ce que cela fait.

Posté par
J-P
re : Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit 27-08-12 à 09:24


J'ai trouvé ceci sur le net :

Citation :
"Des expériences ont été menées afin de savoir combien de temps il était possible de rester terré dans un milieu confiné, avec un taux d'oxygène qui diminue et un taux de dioxyde de carbone qui augmente[43]. Elles ont permis de mettre au point la formule suivante, simple à retenir : le temps limite (en heures) durant lequel ont peut séjourner (au repos) dans un local dépourvu de moyens d'aération est donné en divisant le volume de la pièce (en m³) par le nombre d'occupants et de multiplier le résultat par le coefficient 1,5. C'est cette formule qui était donnée au grand public["


Sans avis sur la validité de cette annonce, cela donnerait dans le cas de l'exercice : durée = 4,19 * 1,5 = 6,3 heures

Posté par
megakevin
re : Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit 27-08-12 à 09:46

J'espère que c'est bon.

N'étant pas un physicien, je te fais (à toi et au scientifique qui a pondu cette formule) confiance. ^^

Posté par
tacocibie2
re : Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit 11-10-16 à 17:02

Bonjour à tous.

Je déterre ce sujet,car l'hiver arrive et dans chaque habitation il y a un certain nombre de mètres cubes.
Cas n°1....une habitation fermée sans aération et sans chauffage.
Cas N°2..xxxx..une habitation avec divers sortes de chauffage(bien ou mal aérée),là il y a beaucoup de possibilité.

J-P @ 27-08-2012 à 09:24


J'ai trouvé ceci sur le net :

Citation :
"Des expériences ont été menées afin de savoir combien de temps il était possible de rester terré dans un milieu confiné, avec un taux d'oxygène qui diminue et un taux de dioxyde de carbone qui augmente[43]. Elles ont permis de mettre au point la formule suivante, simple à retenir : le temps limite (en heures) durant lequel ont peut séjourner (au repos) dans un local dépourvu de moyens d'aération est donné en divisant le volume de la pièce (en m³) par le nombre d'occupants et de multiplier le résultat par le coefficient 1,5. C'est cette formule qui était donnée au grand public["


Sans avis sur la validité de cette annonce, cela donnerait dans le cas de l'exercice : durée = 4,19 * 1,5 = 6,3 heures



Citation du post:

"Des expériences ont été menées afin de savoir combien de temps il était possible de rester terré dans un milieu confiné, avec un taux d'oxygène qui diminue et un taux de dioxyde de carbone qui augmente[43]. Elles ont permis de mettre au point la formule suivante, simple à retenir : le temps limite (en heures) durant lequel ont peut séjourner (au repos) dans un local dépourvu de moyens d'aération est donné en divisant le volume de la pièce (en m³) par le nombre d'occupants et de multiplier le résultat par le coefficient 1,5. C'est cette formule qui était donnée au grand public["

Qui peut confirmer cette citation ?,mathématiquement en simplifiant.

Imaginons : j'habite dans un appart de 18 mètres carrés,2,5 mètres de hauteur soit :45 mètres cubes (avec mon épouse)divisé par 2 =22,5x1,5 =33,75heures (tout fermé et sans chauffage et aération).
Et tout fermé avec un chauffage et sans aération ?.

Beaucoup d'accidents à cause du monoxyde de carbone la nuit,donc du chauffage et de la mauvaise aération.

A part cette citation, j'ai rien trouvé sur le net à ce sujet.

Merci de vos réponses car je ne sais pas où chercher.

Posté par
Curtis
re : Calculer le temps restant d'air respirable dans un endroit 01-05-19 à 09:04

Bonjour ! Par pure expérience personnelle, pour avoir essayé le jeu dans les foires où on gigotte dans une boule hermétique remplie d'air sur l'eau, la boule faisait environ 2m20 de diamètre et après 10 minutes à s'agiter dedans, le manque d'oxygène commençait à se faire ressentir.
Ce ne sont que des estimations empiriques évidemment, mais il me semble que les 4 à 6h pour la même quantité d'air sont peut être trop optimistes !

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