Chapitre 4 : Le bilan thermique du corps humain

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Bienvenue dans ce chapitre à réaliser à distance !

Laissez-vous guider par les instructions données, faites les activités proposées et rédigez vos réponses lorsque c'est demandé.

Enseignement scientifique

ère

Thème 2: Le soleil, notre source d'énergie

Chapitre 4 : Le bilan thermique du corps humain

Introduction :

Les êtres humains sont présents à toutes les latitudes du globe. Malgré les variations de température du milieu, leur température interne présente une étonnante stabilité. C’est d’ailleurs le cas de tous les mammifères ainsi que des oiseaux, qu’on qualifie d’organismes « homéothermes* ».

Problème : Comment l’organisme conserve-t-il une température de 37°C malgré les variations de température du milieu ?

*Homéotherme (ou "endotherme") : Se dit d'un organisme dont la température interne est à peu près constante, indépendamment du milieu extérieur.

I) Des échanges thermiques entre le corps humain et son milieu

Activité 1 : Vacances au ski !

Un peu de vocabulaire pour bien démarrer !

Si vous ne le connaissez pas, je vous présente Jean-Claude Dusse, séducteur dans l'âme et grand sportif, il profite d'un dernier moment de glisse à la station de Val d'Isère.

Les vacances au ski !

"Ecoute Bernard,

Recherchez les indices que Jean-Claude Dusse a laissés dans sa chambre, fouillez, déplacez des objets... Vous trouverez des indices pour trouver un mot mystère et un code à 4 caractères permettant d'ouvrir la sacoche de Jean Claude, et comprendre enfin comment il a pu conserver une température corporelle relativement constante malgré le froid.

Le métabolisme comme la respiration cellulaire a un rendement énergétique relativement faible. Par exemple, seulement 20 % environ de l’énergie consommée par les cellules musculaires va être transformée en travail mécanique, c’est-à-dire en mouvement. Les 80 % restants seront libérés sous forme de chaleur.

Pour les vacances, je n'ai pas oublié mon appareil photo !

Mmmm ... Un bon café chaud, mon thermos m'aurait été bien utile là-haut.

J'aurais pu profiter de la conduction de ma tasse de café pour me réchauffer les mains !

C'était bien l'été dernier avec les copains !

Heureusement que j'ai mangé ma tartiflette hier soir ! Sa digestion a permis de libérer des nutriments riches en énergie chimique.

En effet, le métabolisme de mes cellules a permis la dégradation de ces nutriments et la récupération de l'énergie chimique qu'ils contiennent sous forme d'une molécule appelée ATP (Adénosine TriPhosphate).

Au cours du processus de libération de l'ATP par respiration cellulaire ou par fermentation (image verte) puis au cours de l'utilisation de cet ATP (image bleue), près de 80% de l'énergie contenue dans les nutriments de mon repas est perdue sous forme... De chaleur. Ça m'arrange bien !

*thermogenèse : production de chaleur chez les animaux par augmentation du métabolisme cellulaire.

Tel un radiateur, le corps émet un rayonnement infrarouge est responsable d’environ 60 % des pertes thermiques du corps humain.

Le corps peut aussi recevoir de l’énergie thermique par le rayonnement d’objets environnants (Soleil, feu, etc.).

Rappel : Loi de Wien : Tout corps émet un rayonnement thermique qui lui est propre, en fonction de sa température.

Image : Un coureur en vision infrarouge (D'après "1ère Enseignement Scientifique", Le livre scolaire, 2019)

Malgré une soirée perchée dans le froid glacial, ma température corporelle est toujours de 37°C.

Trouve la température de Jean-Claude dans la pièce,

puis ajoute 13,

divise par 5 le résultat,

et enfin retranche 9,

tu trouveras la valeur du premier chiffre du code de sa sacoche !

J'ai eu tellement froid là-haut que je grelottais et je perdais environ 15% de ma chaleur par convection. La convection est un transfert de chaleur par circulation de matière:

- la ventilation pulmonaire (inspiration - expiration) constitue une part importante des pertes par convection,

- le vent aussi joue un rôle au niveau de la peau : l'air froid qui circule est réchauffé par le corps, qui de ce fait se refroidit.

L'été dernier, lorsque j'ai passé mes vacances au Club Med de Galaswinda en Côte d'Ivoire, j'ai pu constater un phénomène intéressant : alors qu'il faisait très chaud, je me suis senti immédiatement rafraîchi en marchant dans l'eau froide.

Le symbole de l'unité internationale de puissance ou de flux énergétique (qui équivaut à 1 joule par seconde) sera le 4e caractère du code secret.

Tiens ! mon bonnet, je l'avais oublié hier soir ...

Il m'aurait permis de limiter mes pertes thermiques par rayonnement !

Énigme code :

Mon troisième est de la même valeur que mon deuxième ...

🔒 Il te faut le code à 4 caractères pour ouvrir la sacoche de Jean-Claude !

Recherchez les indices que Jean-Claude Dusse a laissé dans sa chambre, fouillez, déplacez des objets... Vous trouverez des indices pour trouver un mot mystère et un code à 4 caractères permettant d'ouvrir la sacoche de Jean Claude, et comprendre enfin comment il a pu conserver une température corporelle relativement constante malgré le froid.

IMPORTANT :

Dans votre cours, prenez des notes de vos différentes découvertes sur la thermorégulation !

Visiblement, le ménage laisse à désirer dans cet hôtel ...

Perché sur mon télésiège, j'ai frissonné, eu la chair de poule et j'ai remarqué un blanchiment de la peau de mes mains. Dire que l'été dernier au club Med, je transpirais et j'étais tout rouge ! Jérôme, mon pote docteur, m'a expliqué ces différentes adaptations :

Quand je pense que l'été dernier, au club Med, je transpirais...

Bien sûr, il fallait que je perde de la chaleur pour garder une température stable.

Cette évaporation de l'eau (provenant d'une diffusion passive à travers la peau ou bien du phénomène actif de transpiration) - autrement dit le changement d'état de l'eau du liquide vers le gaz - absorbe de l'énergie thermique.

L’ évaporation constitue environ 22 % des pertes thermiques du corps humain.

Cette lampe a une puissance de 25 W.

Le watt (W) est l'unité internationale de puissance ou de flux énergétique.

1 W = 1 J/s

Bravo !

Tu arrives au terme des péripéties de Jean-Claude en tapant le

Maintenant, rentre le code à 4 caractères te permettant d'avoir accès à la sacoche :

Tu touches au but !

Bravo !

Tu arrives au terme des péripéties de Jean-Claude en tapant le

23/03/1969

Tiens, tiens... Le code de la sacoche était : 100W n'est-ce pas ?

Sacré blagueur ce Jean-Claude.

THERMOLYSE : élimination de la chaleur à l'extérieur du corps

THERMOGENÈSE : production de chaleur par l'organisme, notamment par "combustion", c'est à dire utilisation des nutriments issus de l'alimentation.

23/03/1969

*Homéostat = Processus de régulation par lequel l'organisme maintient les différentes constantes du milieu intérieur (ici, la température) entre les limites des valeurs normales.

Schéma bilan : Le bilan thermique du corps humain

Mmmm ... Un bon café chaud, mon thermos m'aurait été bien utile là-haut.

J'aurais pu profiter de la conduction de ma tasse de café pour me réchauffer les mains !

Heureusement que j'ai mangé ma tartiflette hier soir ! Sa digestion a permis de libérer des nutriments riches en énergie chimique.

En effet, le métabolisme de mes cellules a permis la dégradation de ces nutriments et la récupération de l'énergie chimique qu'ils contiennent sous forme d'une molécule appelée ATP (Adénosine TriPhosphate).

Au cours du processus de libération de l'ATP par respiration cellulaire ou par fermentation (image verte) puis au cours de l'utilisation de cet ATP (image bleue), près de 80% de l'énergie contenue dans les nutriments de mon repas est perdue sous forme... De chaleur. Ça m'arrange bien !

*thermogenèse : production de chaleur chez les animaux par augmentation du métabolisme cellulaire.

Tel un radiateur, le corps émet un rayonnement infrarouge est responsable d’environ 60 % des pertes thermiques du corps humain.

Le corps peut aussi recevoir de l’énergie thermique par le rayonnement d’objets environnants (Soleil, feu, etc.).

Rappel : Loi de Wien : Tout corps émet un rayonnement thermique qui lui est propre, en fonction de sa température.

Image : Un coureur en vision infrarouge (D'après "1ère Enseignement Scientifique", Le livre scolaire, 2019)

Malgré une soirée perchée dans le froid glacial, ma température corporelle est toujours de 37°C.

J'ai eu tellement froid là-haut que je grelottais et je perdais environ 15% de ma chaleur par convection. La convection est un transfert de chaleur par circulation de matière:

- la ventilation pulmonaire (inspiration - expiration) constitue une part importante des pertes par convection,

- le vent aussi joue un rôle au niveau de la peau : l'air froid qui circule est réchauffé par le corps, qui de ce fait se refroidit.

L'été dernier, lorsque j'ai passé mes vacances au Club Med de Galaswinda en Côte d'Ivoire, j'ai pu constater un phénomène intéressant : alors qu'il faisait très chaud, je me suis senti immédiatement rafraîchi en marchant dans l'eau froide.

Le symbole de l'unité internationale de puissance ou de flux énergétique (qui équivaut à 1 joule par seconde) sera le 4e caractère du code secret.

Tiens ! mon bonnet, je l'avais oublié hier soir ...

Il m'aurait permis de limiter mes pertes thermiques par rayonnement...

Énigme code :

Mon troisième est de la même valeur que mon deuxième ...

Cherche les valeurs (en %) des différentes pertes thermiques de l'organisme !

Quand je pense que l'été dernier, au club Med, je transpirais...

Bien sûr, il fallait que je perde de la chaleur pour garder une température stable.

Cette évaporation de l'eau (provenant d'une diffusion passive à travers la peau ou bien du phénomène actif de transpiration) - autrement dit le changement d'état de l'eau du liquide vers le gaz - absorbe de l'énergie thermique.

L’ évaporation constitue environ 22 % des pertes thermiques du corps humain.

Le métabolisme comme la respiration cellulaire a un rendement énergétique relativement faible. Par exemple, seulement 20 % environ de l’énergie consommée par les cellules musculaires va être transformée en travail mécanique, c’est-à-dire en mouvement. Les 80 % restants seront libérés sous forme de chaleur.

Perché sur mon télésiège, j'ai frissonné, eu la chair de poule et j'ai remarqué un blanchiment de la peau de mes mains. Dire que l'été dernier au club Med, je transpirais et j'étais tout rouge ! Jérôme, mon pote docteur, m'a expliqué ces différentes adaptations :

Cette lampe a une puissance de 25 W.

Le watt (W) est l'unité internationale de puissance ou de flux énergétique.

1 W = 1 J/s

23/03/1969

Bravo !