Thomas qui vient d'acheter une waterball de 2m de diamètre se demande combien de temps il peut rester dans cette bulle sans éprouver de problème
respiratoire.Il attend donc votre réponse pour continuer à "buller" en toute sécurité.
doc1:Thomas considère qu' il effectue 30 inspirations (et donc 30 expirations) par mn de 0.80l.
-dans 100 cm3 d'air inspiré oxygène 21cm3 , dioxyde de carbone =trace et azote=79cm3.
-// // // expiré // 16cm3, // // // =5cm3 et // // =79cm3
doc2: seuil minimal acceptable d'oxygène dans l'air 17%
seuil maximal acceptable de dioxyde de carbone 0.6%.

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Réponses

2014-10-24T19:27:14+02:00
Calcul des différents débits de gaz.

Débit de respiration v = 30 * 0,8 = 24 L/min
Débit d' O₂ inhalé vo₂ = 24 * 0,21 = 5.04 L/min
Débit de CO₂ expiré vco₂ = 24 * 0,05 = 1,2 L/min

- Calcul des différents volumes de gaz.

Volume d'air dans la sphère Vair = 4/3πr³ = 4.19 m³ soit 4190 L
Volume d' O₂ minimal Vo₂ = Vair * 0.21 = 879.9 L
Volume de CO₂ maximal Vco₂ = Vair * 0.06 = 251.4 L

- Calcul des temps de consommation et de transformation des gaz.

Temps pour arriver au seuil minimal d' O₂ T₁ = Vo₂ ( 1 - 0.17 ) / vo₂
                                                            T₁ = 144.9 min
Temps pour arriver au seuil maximal de CO₂ T₂ = Vco₂ ( 1 - 0.06 ) / vco₂
                                                                T₂ = 196.9 min

Le temps limite d'utilisation du waterball sans renouvellement de l'atmosphère est de 145 min soit 2h25.