Première > Sciences > Le soleil, notre source d'énergie > Stage - Le bilan thermique du corps humain

STAGE - LE BILAN THERMIQUE DU CORPS HUMAIN

Accède gratuitement à cette vidéo pendant 7 jours

Profite de ce cours et de tout le programme de ta classe avec l'essai gratuit de 7 jours !

Démarrer l'essai gratuit

Le bilan thermique du corps

Permalien

Télécharger la fiche de cours Les téléchargements sont réservés uniquements aux abonnés

Le bilan thermique du corps

 

On a déjà tous fait ce constat : quand on est dans un wagon de train ou de métro et qu’il y a beaucoup de monde, la température ressentie dans le wagon augmente. Ce constat nous amène à comprendre qu’un corps humain émet de la chaleur sous forme de radiation et particulièrement sous forme d’infra-rouge. C’est ce qu’on appelle de la thermolyse (lyse : détruire / partir ; thermo : température). 

 

I. La notion d'endotherme

 

Les humains ont la particularité (comme les autres mammifères ou les oiseaux par exemple) d’être des endothermes (endo : à l’intérieur ; therme : la température). Cela signifie qu’il y a tout un ensemble de mécanismes qui permettent de maintenir la température corporelle autour d’une valeur consigne à peu près de 36,5°C à 37,8°C. Nous sommes endothermes ou homéothermes.

Cette endothermie est permise par des mécanismes qui produisent de la température (thermogenèse). Ceci est couteux énergétiquement, car on dépense de l’énergie pour produire notre propre chaleur comparativement à certains amphibiens comme les grenouilles, qui elles, sont ectothermes (leur corps est à la température de leur environnement, donc elles dépensent beaucoup moins d’énergie que nous). 

D’un point de vue du métabolisme, même si c’est couteux énergétiquement, il y a des avantages. Cela permet par exemple aux endothermes de voler ou courir. Concernant le fonctionnement de nos enzymes (les petites protéines qui participent au métabolisme de nos cellules), on favorise leur travail, leur action (la catalyse) en produisant à l’intérieur de chaque cellule une température très proche de 37°C qui est leur optimum de fonctionnement.

 

II. Mécanismes qui permettent la thermogenèse

 

Comme nous sommes des endothermes et que nous dépensons beaucoup d'énergie à conserver une température autour d’une valeur seuil, il faut manger, car la thermogenèse (production de chaleur) est permise essentiellement par l’alimentation. Ainsi, on mange 3 à 4 fois par jour, on approvisionne nos cellules en glucides, lipides et protides contenus dans nos aliments. Les cellules produisent de l’énergie, surtout par voie respiratoire à raison d’un rendement d’environ 30-40 % et le reste est sous forme de chaleur. Cette chaleur est ensuite portée par notre circulation sanguine (dit fluide caloporteur) : il porte la chaleur.

Les humains ont un avantage : le cœur bat rapidement et permet un débit sanguin de 5L/min (soit 1 minute pour le sang de faire le tour). Cela permet d’évacuer la chaleur à l’ensemble des organes. Nous avons des petites usines productrices de chaleur (on considère que ce sont surtout les muscles, les viscères et le système nerveux central qui sont producteurs de chaleur) qui participent à la thermogenèse.

La fermentation est un processus métabolique qui produit de l’énergie en petite quantité (car c’est une oxydation incomplète des molécules que l’on a mangées) qui se fait sans dioxygène. Cette fermentation produit de l’énergie, même si le rendement est plus faible que la respiration, mais il produit aussi de la chaleur.

Lorsque nous sommes en mouvement, nos muscles travaillent, leur rendement n’est pas de 100 % et là encore il y a une perte sous forme de chaleur.

Le frisson thermique : lorsqu'on a la chair de poule, cela est dû à un réflexe horripilateur. Lorsqu’on a froid, le muscle se contracte et le poil se redresse pour créer une petite couche isolante qui permet momentanément de diminuer les pertes de température.

 

III. Processus de perte de chaleur (thermolyse)

 

Le corps humain est en équilibre autour d’une valeur consigne de 37°C, on parle d’homéostat dans le cas d’une thermorégulation, car nous perdons constamment de la chaleur.

 

A. Radiation de rayonnement

Le principal processus de perte de chaleur est la radiation de rayonnement. Quand on se trouve dans une pièce avec beaucoup d’individus, on constate une augmentation de la température liée directement au paramètre chaleur. On rayonne dans l’infrarouge. On considère que la perte de chaleur par un organisme humain est d’à peu près 60 %.

 

B. Evaporation

Un autre facteur de perte de chaleur est l’évaporation (à peu près à 22 %). Par exemple, à la surface de la peau se trouvent des petits pores qui vont permettre l’évacuation de la sueur grâce aux glandes sudoripares. La sueur est de l’eau à l’état liquide qui passe à l’état gazeux au contact avec l’air. Cette évaporation (ou vaporisation) est une perte de chaleur qu’on appelle la chaleur latente de vaporisation. Donc quand on transpire, on perd aussi de la chaleur.

On peut aussi parler d’évaporation lorsqu'on respire. L’intérieur des poumons est tapissé de mucus. Il s'agit d'un état liquide de l’eau, et à chaque expiration, on le constate en hiver, il y a de la buée lorsqu'on expire : c’est l’eau qui passe à l’état gazeux. Là encore, il y a une perte de chaleur non négligeable. En moyenne, on considère que c’est environ 22 % des pertes de chaleur.

 

C. Convection 

Un autre mécanisme que l’on peut citer est la convection. Par exemple, dans un milieu avec du vent, celui-ci va emporter une partie de la chaleur émise par convection. La moyenne est de 15 % mais dans un endroit très venteux, on peut perdre encore plus de chaleur. Si l'on est dans un milieu où il fait 5°C et qu’il y a beaucoup de vent, on a l’impression qu’il fait plus froid que 5°C car on perd beaucoup de chaleur par convection. D’où l’expression température ressentie qui est différente de la température réelle.

 

D. Conduction

Un dernier mode de perte de chaleur : la conduction. La conduction est le contact direct de l'organisme avec un élément extérieur. Par exemple avec le sol si on marche pieds nus. On perd de la chaleur au profit du support sur lequel on marche.

Remarque : si on est dans une pièce avec des meubles à température ambiante, on peut s'amuser à toucher une table en marbre ou en bois et on peut avoir l’impression que la table en marbre est plus froide que la table en bois. Car cette table en marbre est un support lisse. En la touchant, on conduit beaucoup plus de chaleur vers le support lisse qui en absorbe plus que la table en bois qui est plus rugueuse, sur laquelle on perd moins de chaleur. C'est un des exemples de la perte de chaleur par conduction.