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Courir lorsqu'il fait chaud : ce qu'il faut savoir
Écrit par admin Mardi, 30 Juin 2009 20:06
L'été est arrivé, avec ses températures élevées et son fort ensoleillement.Si cette saison semble propice à la pratique de notre sport (longues journées, vacances, etc), notre corps n'apprécie pas du tout ces conditiosn et il met en place des processus d'adaptation, qui ne peuvent pas totalement nous protéger d'éventuelles défaillances liées à la chaleur.
Voici quelques explications sur le processus de chauffe et de refoidissement.
Il y a plusieurs paramètres à prendre en compte :
- la surface totale de la peau ainsi que le poids augmentent avec les dimensions corporelles (le poids augmente comme le cube des dimensions corporelles, la surface corporelle augmente comme le carré des dimensions corporelles, voir en fin d'article un exemple de calcul.La surface d'échange de la chaleur du corps vers l'air ambiant d'un petit coureur est proportionnellement plus importante que celle d'un grand coureur. Pour deux coureurs de même taille, le plus mince des deux a une surface d'échange proportionnellement plus grande, et donc refroidira plus facilement (les gros et obèses souffrent généralement des fortes chaleurs).
- débit cardiaque : " conflit " entre le partage du transport du sang vers les muscles demandeurs d'O2, et vers la peau pour dissiper la chaleur (le sang sert de liquide de refroidissement comme pour un moteur de voiture). Un coureur avec un bon débit cardiaque résoudra plus facilement ce conflit.- le nombre de glandes sudoripares, qui peut varier d'un individu à l'autre. Les personnes acclimatées à la chaleur ont plus de glandes sudoripares.
- l'influence des conditions extérieures : il faut tenir compte de la chaleur sèche et aussi de la chaleur humide.Température sèche : celle mesurée par un thermomètre à l'abri du soleilTempérature humide : celle mesurée par un thermomètre à l'abri du soleil et entouré d'un linge humide. Cela donne le % d'humidité de l'air.Il y a un paramètre non négligeable, l'ensoleillement. Plus ce % est élevé plus le refroidissement est difficile : production de sueur mais pas d'évaporation.Même si on supporte assez bien la chaleur, même si on réalise de bonnes performances en compétition, courir par de telles conditions est plus éprouvant pour l'organisme.
Comment notre corps chauffe ?
Comptez le coût énergétique de votre course : 1 kcal/kg de poids corporel/km couru.
Exemple, pour 50 kg et 10 km de course, vous consommez 500 kcal. Cela correspond à la production totale de chaleur de votre corps pendant la course, mesurée en kcal.
Supposons que vous ne possédiez pas de système de refroidissement. Dans ce cas, toute la chaleur produite s’accumulerait dans votre organisme dont la température augmenterait considérablement.
Sachant qu’il faut 0,83 kcal pour élever de un degré Celsius la température d’un kilogramme de votre corps, vous pouvez calculer cette température théorique atteinte.Cette valeur de 0,83 kcal est fixe, elle correspond à la chaleur spécifique du corps humain.
Calculons donc en faisant l’exercice avec notre coureuse de 50 kg.
50 kg x 0,83 = 41,5.C’est la quantité de chaleur nécessaire pour élever votre température corporelle de un degré Celsius, en kcal / ° C
Vous connaissez la quantité totale de chaleur produite sur 10 km, soit 500 kcal.Divisez 500 par le résultat précédent :500 / 41,5 = 12,048Arrondi à 12.
Cela correspond à l’élévation de température en ° C de notre coureuse de 50 kg après ses 10 km.On y ajoute sa température corporelle de départ : 37 °C.12 + 37 = 49 ° C.Voilà, si notre coureuse ne disposait pas de système de refroidissement, elle atteindrait une température corporelle de 49 ° C !
Et si elle courait un marathon ?
Refaisons le calcul :Nous avons toujours 50 kg x 0,83 = 41,550 kg x 42 km = 2100 kcal2100 / 41,5 = 50,650,6 + 37 = 87,6 ° CLà elle est chaude bouillante !Allez toute le monde l’a reconnu, notre coureuse c’est...Alors il faut que le corps s'adapte en enclenchant ses mécanismes internes de refroidissement.
Comment nous refroidissons :Les échanges de chaleur se font toujours de l'objet le plus chaud vers le moins chaud.
Par conséquent, pendant la course, notre organisme
- gagne de la chaleur rayonnée par le soleil
- cède de la chaleur à l'air qui l'environne, si l'air est plus froid ce qui est généralement le cas,
- gagne de la chaleur à l'air qui l'environne, si l'air est plus chaud ce qui est très rarement le cas.
De plus notre organisme perd de la chaleur par évaporation de l'eau et de la sueur produite par les glandes sudoripares.L'évaporation d'un litre d'eau (vaporisation d'un litre d'eau sous forme liquide) donne 1244 litres de vapeur d'eau et absorbe 580 kcal.
Ce n'est pas le fait de transpirer qui refroidit, mais le passage à l'état gazeux de la sueur.
La respiration également contribue à refroidir : les gaz rejetés sont saturés en eau (cf. la buée lorsqu'il fait froid).Les animaux tels que le chien ne possédant pas de glandes sudoripares refroidissent en haletant et en vaporisant de l'eau au niveau de la langue, de la bouche et de la gorge.
Au repos, dans des conditions confortables, un peu plus du tiers de la chaleur que nous produisons est évacuée par évaporation d'eau au niveau de la peau et de l'appareil transpiratoire. La sueur est vaporisée en permanence et on n'a pas l'impression de transpirer, c'est la transpiration insensible.
Pendant la course, la plus grande partie de la chaleur produite est perdue par évaporation, le reste étant cédé directement à l'air ambiant qui nous entoure.Notre refroidissement en course dépend de trois conditions atmosphériques :
1 - ensoleillement
2 - température de l'air ambiant
3 - humidité relative de l'air ambiant
Le refroidissement est d'autant plus facile que l'ensoleillement est faible, d'où l'avantage des courses matinales ou nocturnes.Le refroidissement est d'autant plus facile que l'air ambiant est froid et sec. Une température basse favorise la perte de chaleur de l'organisme par échange direct avec l'air ambiant (du plus chaud vers le plus froid).
Une humidité relative faible favorise la perte de chaleur par évaporation de l'eau et de la sueur.
Un quatrième facteur peut aider au refroidissement : le vent.Il y a toujours le vent relatif produit par la vitesse du coureur, mais la présence d'un vent réel peut être un avantage.
La température sèche est celle mesurée par un thermomètre à l'abri du soleilLa température humide est celle mesurée par un thermomètre à l'abri du soleil et entouré d'un linge humide. Cela donne le % d'humidité de l'air.Plus cette température humide est proche de la température sèche, plus l'humidité est élevée.Plus ce % est élevé plus le refroidissement est difficile : il y a production de sueur mais pas d'évaporation possible.
La capacité de refroidissement et la tolérance à la chaleur varient d'une personne à l'autre notamment selon :
1 - les dimensions corporelles et le % de graisse dans le poids corporel
2 - le volume de liquide extra cellulaire, le volume de sang et les capacités du système circulatoire
3 - le nombre de glandes sudoripares et leur capacité à prduire de la sueurLes échanges de chaleur entre l'organisme et son environnement s'effectuent essentiellement au niveau de la peau qui joue le rôle du radiateur de refroidissement d'un moteur automobile.L'efficacité du radiateur dépend de sa surface, ainsi une personne dont la surface corporelle est grande, relativement à son poids, est favorisée pour se refroidir.
La surface totale de la peau ainsi que le poids augmentent avec les dimensions corporelles (le poids augmente comme le cube des dimensions corporelles, la surface corporelle augmente comme le carré des dimensions corporelles).La plus petite est avantagée, la surface d'échange de son radiateur (sa peau) est proportionnellement plus grande. Elle perd ainsi d'avantage de chaleur par contact avec l'air environnant. Elle transpirera un peu moins : moins de perte d'eau et de sels minéraux et meilleure résistance au stress thermique.
La surface d'échange de la chaleur du corps vers l'air ambiant d'un petit coureur est proportionnellement plus importante que celle d'un grand coureur.Pour deux coureurs de même taille, le plus mince des deux a une surface d'échange proportionnellement plus grande, et donc refroidira plus facilement (les gros et obèses souffrent généralement des fortes chaleurs). Le tissu adipeux sert d'isolant pour conserver la chaleur du corps, c'est appréciable lorsqu'il fait froid, mais préjudiciable par temps chaud.
Il se pose aussi un problème avec le débit cardiaque : " conflit " entre le partage du transport du sang vers les muscles demandeurs d'O2, et vers la peau pour dissiper la chaleur (le sang sert de liquide de refroidissement comme pour un moteur de voiture). Un coureur avec un bon débit cardiaque résoudra plus facilement ce conflit. La quantité de liquide extra cellulaire et la quantité de sang jouent ici un rôle important.Enfin il faut des glandes sudoripares abondantes et efficaces.La sueur est fabriquée à partir du plasma sanguin, et ce sont les glandes sudoripares acccrines qui sont les plus nombreuses pour évacuer la sueur. Les personnes vivant dans les pays chauds ont généralement plus de capacité à produire de la sueur grâce à des glandes sudoripares plus nombreuse set plus efficaces.
Retour à des calculs.
Inévitablement la température corporelle s'élèvera un peu, (jusqu'à 1,5 ° C) mais ce n'est pas gênant, à l'instar d'un moteur automobile qui fonctionne mieux à chaud.Pour élever la température corporelle de 37 à 38,5° C, une partie de la chaleur produite s'accumule dans le corps au lieu d'être évacuée.
On peut calculer la quantité de chaleur utilisée pour réchauffer le moteur.Nous avons calculé la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de un degré Celsius, en kcal / ° C .C'est...C'est...Personne ne suit.
50 kg x 0,83 kcal = 41,5
Multiplions ce nombre par l'augmentation normale de la température corporelle, soit 1,5 °C (38,5 - 37° C)41,5 x 1,5 = 62,25
C'est la quantité de chaleur (exprimée en kcal) accumulée dans l'organisme pour élever la température du moteur de 37 à 38,5° C.
Connaissant la quantité de chaleur TOTALE produite en course (rappel : 1 kcal/kg de poids/km couru), soit 50 x 10 = 500 kcal
Soustrayons la quantité de chaleur utilisée pour réchauffer le moteur, soit 62,25500 - 62,25 = 437,75, arrondis à 438.
Cela correspond à la quantité de chaleur produite et perdue pendant la course, en kcal.
La perte de chaleur s'effectue de deux façons :
1 - celle cédée à l'air ambiant plus froid
2 - celle qui disparaît lors de l'évaporation de l'eau de la sueur
Par des conditions météo tempérées avec une température sèche de 20° C, on considère que 40 % de la chaleur est cédée directement par échange peau - air ambiant. Les 60 % restant sont perdus par évaporation.Donc, calculons :438 x 40 % = 438 x 0,4 = 175,2 arrondis à 175175 kcal sont évacués par la peau grâce à l'échange direct avec l'air ambiant.
Pour calculer la perte de chaleur et d'eau par évaporation :quantité de chaleur produite en course = 438quantité cédée à l'air ambiant = 175438 – 175 = 263 kcalPour éliminer 580 kcal il faut évaporer un litre d'eau.
C'est comme ça.
Donc263 / 580 = 0,48 (arrondis)La perte d'eau par évaporation est donc de 0,48 l (48 cl, quasiment un demi-litre).
Un petit rappel, les calculs sont effectués pour une personne de 50 kg courant 10 km.
L'eau s'évapore à deux endroits : la peau et les voies respiratoires.
Avec toujours les mêmes conditions atmosphériques, l'air ambiant à 20° C à une humidité relative de 40 % contient environ 7 ml de vapeur d'eau par litre. Lorsqu'il ressort il est saturé d'eau à 100 % et à une température d'environ 38° C.Il contient alors 65 ml d'eau par litre. Par conséquent, avec les conditions météo décrites, à chaque litre d'air inspiré et expiré nous évaporons environ 58 ml de vapeur d'eau au niveau des voies respiratoires.
On pourrait calculer la partie évaporée au niveau des voies respiratoires pour connaître la portion concernant la peau.Il faudrait pour cela connaître la quantité d'air totale inspirée pendant la course, ce qui peut se calculer également.Pour en revenir à la partie refoidissement par évaporation au niveau de la peau, toujours avec ces conditions météo favorables de 20 °C et 40 % d'humidité relative, la quantité de sueur produite lorsqu'un litre d’eau est évaporé et d'environ deux litres.Donc :Perte d'eau de 0,48 l x 2 = 0,96 litre de sueur produite, soit quasiment un litre.
Si la température sèche s'élève, si la température humide augmente, les conditions de refroidissement deviennent bien moins favorables et on peut arriver à un facteur de 3 (trois fois plus de sueur produite que d'eau évaporée). Donc si les distances de course s'allongent et si les conditions de refroidissement deviennent moins favorables, les pertes hydriques peuvent devenir très importantes.
Concernant les pertes en sels minéraux, faut-il les compenser en buvant de l'eau additionné de chlorure de sodium ou autres ?Il faut savoir que la sueur est hypotoniqe par rapport au plasma (on perd moins de sels minéraux que d'eau), ce qui a pour conséquence de concentrer le liquide extra cellulaire, concentration pouvant être source de crampes, maux de tête, nausées, etc, symptomatiques du coureur ayant perdu beaucoup d'eau et dont l'organisme contient alors une proportion trop importante de sels minéraux.Faites vos calculs personnels si vous voulez avec vos variables poids et distance courue.
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Explications concernant l'augmentation des dimensions corporelles :Soit un carré de 3 x 3 (cm, m, peu importe).Sa surface est de 9.Si on augmente de 10 % ses dimensions (3,3 x 3,3), sa surface augmente de... 20 %.Si on double ses dimensions (6 x 6), sa surface est multipliée, non pas par deux, mais par quatre.Pour le volume (poids) c'est assimilable à un cube (hauteur x largeur x épaisseur).3 x 3 x 3 = volume de 27Si on augmente de 10 % ses dimensions : 3,3 x 3,3 x 3,3 = 35,9, soit 30 % de volume en plus.Si on double les dimensions, 6 x 6 x 6 = 216, on multiplie le volume par huit.
On pourrait calculer la surface de peau d'un coureur, son volume également
Par Fred alias Marathonnerre
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