Le bilan thermique du corps humain

Rappels de physique

Unités:

Le Joule (J)

La calorie (1 cal = 4, 1855 J)

les nutritionnistes utilisent davantage la kilocalorie (kcal).

4 184 J = 1 kcal

Ces ~2 000 kcal correspondent à la moyenne des apports journaliers recommandés pour un individu adulte moyen,

à l'activité modérée.

La notion de gradient

Rappels de physique

chaud vers le plus froid dans notre cas) autre travail Diffusion = facteur de diffusivité x différence de température entre 2 milieux

Thermolyse : perte de chaleur

Quels mécanismes?

Thermogenèse : fabrication de chaleur

par le métabolisme

Quels mécanismes?

Maintenir la température

corporelle stable autour de 37°C

Pour aller un peu plus loin sur ce sujet:

Description des différents modes de

transferts : * avec mouvement de matière (dans un fluide) * sans mouvements de matière, uniquement par contact * par diffusion de rayonnement

électromagnétiques

La nature des échanges de chaleur entre le corps humain et son environnement

Le rayonnement infrarouge est %

des pertes thermiques du corps humain. Le corps peut aussi environnants (Soleil, feu, etc.).

R=hrڄFvetڄ

R: flux thermique par radiation (en W·m-2).

hr: coefficient de rayonnement (en W·m-2·K-1). Fvet: facteur de réduction dû aux vêtements (sans unité). TpeauࣱText: températures de rayonnement de la peau et du milieu (en K).

Le rayonnementdésigne le processus

d'émission ou de propagation d'énergie et de quantité de mouvement impliquant une onde ou une particule.

La conduction est responsable de 3 % des pertes

thermiques du corps humain, être beaucoup plus importante lorsque le corps est

Cd=kڄ

Cd : flux thermique par conduction (en W·m-2).

k : conductance thermique (en W·m-2·K-1).

TpeauࣱTextࣱ

Conduction: transfert de chaleur de proche en

proche, sans déplacement de matière. La nature des échanges de chaleur entre le corps humain et son environnement La nature des échanges de chaleur entre le corps humain et son environnement En moyenne, la convection correspond à 15% des pertes thermiques du corps humain.La ventilation pulmonaire constitue une part importante des pertes par convection. Au niveau de la peau, le vent aussi joue un rôle, en augmentant la valeur du coefficient de convection.

Cv=hcڄFvetڄ

Cv: flux thermique par convection (en W·m-2).

hc: coefficient de convection (en W·m-2·K-1). Fvet: facteur de réduction dû aux vêtements (sans unité). TpeauࣱText: températures de la peau et du milieu (en K). Convection: transfert de chaleur par déplacement de matière. La nature des échanges de chaleur entre le corps humain et son environnement travers la peau ou bien de la transpiration, phénomène actif. % des pertes thermiques du corps humain.

E=heڄFvetڄ

E: flux thermique par évaporation (en W·m-2). heā-2·Pa-1). Fvet: facteur de réduction dû aux vêtements (sans unité).

Pv,ext

Pv,peau: pression de vapeur saturante de la peau (en Pa).

Ondifférencielenoyauthermique

(systèmenerveux,viscèreset muscles),siègedela thermogenèse,de thermique(ex.:peau),siègedela thermolyse.Leséchanges thermiquesentrelesdeuxsont majoritairementassurésparla circulationsanguine(convectionde chaleur).

Cartographier et quantifier les échanges

La calorimétrie

Cetteaugmentationdetempératuredeest

mesurée:uneaugmentationde1°Clitre définition),soit4,186J. libéréemoyenneestde100W. Flux thermique global et conservation de la température

Thermolyse : perte de chaleur

(conduction, convection,

évaporation, rayonnement)

Thermogenèse : fabrication de

chaleur par le métabolisme

Dépend de la température ambiante:

À 21°C, la chaleur produite par le métabolisme compense les pertes

Maintenir la température

corporelle stable autour de 37°C BILAN Les thermorécepteurs transmettent les informations concernant la température (cutanée, sanguine, profonde)

Production de chaleur

Réaction

physiologique

Réaction

comportementale

Comment produire

de la chaleur?

Processus physique

impliqué ration)

Organe/tissu

biologique

Activité 1:

Les réactions de

thermorégulation

Production de chaleur

Réaction

physiologique

Réaction

comportementale

Comment produire

de la chaleur?

Processus physique

impliqué ration)

Organe/tissu

biologique

Vasoconstriction

Chair de poule/frisson

Vêtement

Se chauffer

Réduire surface

gradient thermique

Réponse nerveuse

et cardiaqueRéduire circulation sanguine /convection

Peau/vaisseaux sanguins

circulatoire/hypothalamus

Perte de chaleur

Réaction

physiologique

Réaction

comportementale

Comment perdre de

la chaleur?

Processus physique

impliqué ration)

Organe/tissu

biologique

Quantification

Activité 1:

Les réactions de

thermorégulation

Perte de chaleur

Réaction

physiologique

Réaction

comportementale

Comment perdre de

la chaleur?

Processus physique

impliqué ration)

Organe/tissu

biologique

Sudation/transpiration

Vasodilatation

Enlever Vêtement

augmenter surface

Augmenter surface

Accentuer le gradient

thermique augmenter circulation sanguine /convection

Peau/vaisseaux

sanguins circulatoire/hypotha lamus

Quantification

Réponse nerveuse

et cardiaque

EvaporationPeau/glandes

sudoripares

Boire/fumer

Boire : augmente vasodilatation, sensation

de réchauffement à court terme mais perte de chaleur à long terme

Fumer : augmente vasoconstriction,

sensation de froid à court terme

Les réponses cutanées

sudoripares

FUMER?

fumeur avant de fumer une cigarette (à gauche) et 5 minutes après avoir fumé (à droite).La nicotine est connue pour son effet vasoconstricteur.

BOUGER?

Imagerie infrarouge

Les réponses comportementales

Vêtements/

outils/ construction

Rappel : Le métabolisme

Définition:Ensembledesréactions

chimiquesnécessairesau fonctionnementorganisme

Concrètement,lemétabolismeest

desréactionschimiques impliquéesdanslaformationde macromoléculesàpartirdebriques

élémentaires(moléculessimples),

dugénôme,leséchanges dematièreentrelacelluleetsonmilieu extérieur

Pourvivrelesorganismesdoivent

extrairedel'énergieàpartirdela matièreenvironnanteetlaconvertir end'autresformesd'énergiepropresà leurexistence

La thermogenèse par le métabolisme

delathermolyse. https://fr.openfoodfacts.org/ BILAN BILAN

Exercice

Les apports énergétiques du Kebab : comment les compenser?

Questions

2.Calculez le pourcentage d'énergie fournie en un repas de ce type par rapport aux apports journaliers recommandés

(2000kcal). (1kcal = 4184J).

Kebab sans sauce

250x1.6 + 180x1.7 + 30x1.1=739 kcal

Menu complet

250x1,6 + 180x1,7 + 30x101 + 400/4 + 400 +150 = 1389 kcal

Exercice

Les apports énergétiques du Kebab : comment les compenser?

739 kcal ~37% des apports journaliers

1389 kcal ~69,5 % des apports journaliers

2.Calculez le pourcentage d'énergie fournie en un repas de ce type par rapport aux apports journaliers recommandés (2000kcal).

Exercice

Les apports énergétiques du Kebab : comment les compenser? (1kcal = 4184J). À 500 J/s, il faut 8.37 s pour éliminer 1 kcal (=4184 J) Pour éliminer 739 kcal: il faut 6185,43 s; soit 103,1 min; soit 1.7 h (1h43) Pour éliminer 1389 kcal: il faut 11626 s; soit 193 min; soit 3,23 h (3h13)quotesdbs_dbs18.pdfusesText_24

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