Principes de la chaleur et de l’humidité dans les voies respiratoires

Consulter : Définition de l’humidité, Comprendre l’énergie, La chaleur et l’humidité dans nos voies respiratoires
Définition de l’humidité

L’humidité fait référence à la vapeur d’eau (l’eau sous sa forme gazeuse) en suspension dans un gaz. Une molécule de vapeur d’eau est beaucoup plus petite que les bactéries et les virus courants et ne peut donc pas transporter ces agents pathogènes.
 

Figure 1. Taille relative des agents pathogènes courants par rapport à l’eau à l’état liquide et à l’état gazeux. μm, micromètres (microns); 1 mm = 1 000 μm
Figure 1. Taille relative des agents pathogènes courants par rapport à l’eau à l’état liquide et à l’état gazeux. μm, micromètres (microns); 1 mm = 1 000 μm
Humidité absolue
Trois concepts clés sont couramment utilisés lorsqu’il est question d’humidité :

Humidité absolue

L’humidité absolue (HA) est la quantité physique de vapeur d’eau présente par litre de gaz, mesurée en mg/L H2O. Elle se réfère uniquement à la teneur en eau et n’a aucun rapport avec la température du gaz.
humidité relative
Humidité relative

L’humidité relative (HR) désigne la quantité de vapeur d’eau par litre de gaz, comparée à la quantité maximale que le gaz pourrait contenir. Elle’est donc toujours exprimée en pourcentage.

La capacité d’un gaz, et donc l’HR, dépend de la température. Les gaz plus chauds peuvent contenir plus de vapeur d’eau.

Dans cette animation, le cercle gris représente la capacité du gaz, tandis que le cercle bleu foncé représente la quantité de vapeur d’eau contenue dans le gaz.

Lorsqu’à 100 % d’HR, le gaz contient 44 mg/L H2O d’humidité absolue, il est saturé et ne peut pas contenir de vapeur d’eau supplémentaire.

Dans la deuxième image, le gaz est à la même température, le cercle gris est donc de la même taille (il ne peut toujours contenir que 44 mg/L H2O de vapeur d’eau). Cependant, le gaz ne contient que 11 mg/L H2O (cercle bleu), correspondant à une HR de 25 %.
Figures 2 à 4. Termes couramment utilisés pour décrire la teneur en eau d’un gaz. HA, humidité absolue; HR, humidité relative

Figures 2 à 4. Termes couramment utilisés pour décrire la teneur en eau d’un gaz. HA, humidité absolue; HR, humidité relative
Point de rosée

Le point de rosée est la température à laquelle le gaz est saturé par sa teneur en eau actuelle, c’est-à-dire lorsqu’il contient la quantité maximale de vapeur possible.

Si la température tombe en dessous de ce point, la capacité de l’air est réduite et l’excès de vapeur d’eau doit être perdu sous forme de condensation.

Dans l’animation du point de rosée, le gaz est initialement à 37 °C, contenant 44 mg/L H2O. Cependant, le gaz se refroidit ensuite à 23 °C. Cela réduit sa capacité maximale de 44 à 21 mg/L H2O. L’excès de vapeur d’eau qu’il ne peut plus contenir est perdu sous forme d’eau liquide, par le processus de condensation.
’’Comprendre l’énergie

Le chauffage et l’humidification du gaz utilisent de l’énergie.
 
  • La chaleur sensible désigne la quantité d’énergie utilisée pour modifier la température du gaz.
  • La chaleur latente de vaporisation est la quantité d’énergie nécessaire pour convertir l’eau en vapeur d’eau, ce qui augmente l’humidité absolue du gaz.

Il est important de savoir que l’humidification du gaz utilise beaucoup plus d’énergie que son chauffage. Quatre-vingt-cinq pour cent de l’énergie que notre corps utilise pour conditionner l’air inspiré est utilisé pour augmenter la teneur en vapeur d’eau.
 

Figure 5. La dépense énergétique nécessaire pour conditionner les gaz par rapport aux conditions de l’air inspiré. Les valeurs calculées correspondent à un adulte ayant un volume courant de 500 ml et une fréquence respiratoire de 12 respirations par minute.
Figure 5. La dépense énergétique nécessaire pour conditionner les gaz par rapport aux conditions de l’air inspiré. Les valeurs calculées correspondent à un adulte ayant un volume courant de 500 ml et une fréquence respiratoire de 12 respirations par minute.
 



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