a comme alimentation du sportif

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1 « Chimie et Sport » novembre 2012 Certaines données et renseignements sont donnés en annexe A comme ALIMENTATION du SPORTIF 3 éléments sont essentiels à la poursuite de l’effort : l’eau, les glucides et le sodium. L’eau pour maintenir l’hydratation et la performance. Une déshydratation de 2 % du poids de corps diminue la performance d’endurance de 30 %. Les quantités de boissons recommandées sont de l’ordre de 0,5 à 1,5 L/h au cours d’un effort prolongé. Le sodium est un minéral essentiel pendant l’effort car il participe au maintien de l’équilibre hydrique de l’organisme. Les apports en élément sodium doivent être compris entre 20 mmol/L (soit 460 mg/L) et 50 mmol/L (soit 1150 mg/L). Les glucides sont le carburant des muscles pendant l’effort. L’apport en glucose recommandé au cours d’un effort prolongé est de : 20 à 40 g/L en ambiance chaude, de 40 à 60 g/L en ambiance froide. 1) L’eau A1- Donner la formule de Lewis de la molécule d’eau. 2 pts A2- Un athlète boit 1,0 L d’eau, quelle est la quantité de matière en molécules d’eau absorbée ? 3 pts 2) Le sodium A3- Quelle est la formule de l’élément sodium ? Sous quelle forme est-il dans notre organisme 2 pts A4- A quelle colonne du tableau périodique, à quelle famille appartient-il ? 2 pts 3) Les sucres Une boisson pour sportif contient généralement du glucose CH 2 OH (CHOH) 4 -CHO et du fructose, CH 2 OH-(CHOH) 3 -CO-CH 2 OH. Ces deux molécules appartiennent à la famille des «oses» (sucres). A5- Le glucose est un aldose et le fructose est un cétose. Justifier les termes « aldose » et « cétose ». 4pts

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1

« Chimie et Sport » novembre 2012

Certaines données et renseignements sont donnés en annexe

A comme ALIMENTATION du SPORTIF

3 éléments sont essentiels à la poursuite de l’effort : l’eau, les glucides et le sodium.

L’eau pour maintenir l’hydratation et la performance. Une déshydratation de 2 % du poids

de corps diminue la performance d’endurance de 30 %. Les quantités de boissons

recommandées sont de l’ordre de 0,5 à 1,5 L/h au cours d’un effort prolongé. Le sodium est

un minéral essentiel pendant l’effort car il participe au maintien de l’équilibre hydrique de

l’organisme. Les apports en élément sodium doivent être compris entre 20 mmol/L (soit 460

mg/L) et 50 mmol/L (soit 1150 mg/L). Les glucides sont le carburant des muscles pendant

l’effort. L’apport en glucose recommandé au cours d’un effort prolongé est de : 20 à 40 g/L

en ambiance chaude, de 40 à 60 g/L en ambiance froide.

1) L’eau

A1- Donner la formule de Lewis de la molécule d’eau.

2 pts

A2- Un athlète boit 1,0 L d’eau, quelle est la quantité de matière en molécules d’eau

absorbée ?

3 pts

2) Le sodium

A3- Quelle est la formule de l’élément sodium ? Sous quelle forme est-il dans notre

organisme

2 pts

A4- A quelle colonne du tableau périodique, à quelle famille appartient-il ?

2 pts

3) Les sucres

Une boisson pour sportif contient généralement du glucose CH2OH – (CHOH)4-CHO et du

fructose, CH2OH-(CHOH)3 -CO-CH2OH. Ces deux molécules appartiennent à la famille des

«oses» (sucres).

A5- Le glucose est un aldose et le fructose est un cétose. Justifier les termes « aldose »

et « cétose ».

4pts

2

A6- Le glucose est un sucre réducteur. Expliquer. Quelle réaction est-il possible de

faire pour justifier cette capacité ? Ecrire son équation.

5pts

A7- Donner la formule brute de ces deux sucres. Conclure.

3pts

B comme Boisson énergétique

Dosage par comparaison des sucres contenus dans une boisson

Une boisson énergétique ou "boisson diététique glucidique de l'effort" est une boisson qui a

été créée pour les sportifs.

Elle apporte de l’énergie sous forme de sucres à assimilation rapide et de sucres à digestion

lente, des vitamines, et des sels minéraux. Elle est généralement basique pour contrer les

effets d'acidose par accumulation d'acide lactique.

Elle ne doit pas être confondue avec une boisson énergisante qui contient divers excitants

dont la caféine

On désire déterminer la teneur globale en glucose et fructose d’une boisson pour sportif par

une méthode de dosage par comparaison.

Mode opératoire Dans un ballon, on introduit 10,0mL d’une solution de liqueur de Fehling

et quelques grains de pierre ponce. On porte à ébullition. Puis, à l’aide d’une burette

graduée, on ajoute une solution de glucose témoin de concentration C0 = 2,0.10-2

mol.L-1

en

maintenant l’ébullition. Le mélange initialement bleu se décolore progressivement alors

qu’apparaît un précipité rouge brique de Cu2O. Pour un volume de glucose V0 = 13,2 mL, la

couleur bleue a entièrement disparu. On recommence le dosage dans les mêmes conditions,

en remplaçant le glucose témoin par la boisson étudiée qui a été diluée 5 fois au préalable. Le

volume de boisson étudiée, qu’il faut verser pour obtenir la décoloration, est V1 = 6,5mL.

Données

- La liqueur de Fehling contient des ions cuivre (II) complexés par les ions tartrate

_notés T2-

_ en milieu basique, notés CuT22-

- Equation de la réaction :

C6H12O6 + 5 HO- + 2 CuT2

2- → C6H11O7

- +Cu2O(s)+ 4 T

2- + 3 H2O

- A chaud, le fructose s’isomérise totalement en glucose

B1- Quel est le rôle du chauffage ?

2 pts

3

B2- Quelle est la concentration molaire en glucose et fructose de la boisson ?

L’information donnée par l’étiquette est-elle confirmée (9,3 g dans 250 mL) ?

8 pts

C comme CAFEINE

La caféine est un produit « psychostimulant » de la famille des

« alcaloïdes » ; elle stimule de façon artificielle la sensation d’éveil. Depuis

2005, l’A.M.A. (agence mondiale anti-dopage) a retiré la caféine de la liste

des produits interdits pour le classer dans la catégorie des produits sous

surveillance. Un certain nombre de boissons énergisantes contiennent, entre

autres, de la caféine. Le risque chez le sportif n’est donc pas d’être positif à

un contrôle anti dopage, mais d’absorber une dose toxique.

1) La molécule de caféine

C1- Quelle est sa formule brute ?

2 pts

C2- Calculer sa masse molaire

2 pts

2) Spectre UV-visible

Le spectre d’une solution de caféine est représenté ci-dessous

4

C3- Dans quel domaine de longueur d’onde la caféine absorbe-t-elle ? La caféine est-

elle colorée ? Cette courbe était-elle prévisible compte tenu de la structure de la

molécule ?

5 pts

3) Extraction de la caféine

La boisson étudiée contient de la caféine, mais elle contient aussi d'autres substances comme

des sucres, des colorants… On cherche à extraire la caféine selon le mode opératoire suivant.

Mode opératoire : Après passage en milieu basique (pH = 9) on réalise une extraction

liquide/liquide de la caféine contenue dans la boisson à l’aide du cyclohexane. On récupère

la phase contenant la caféine que l’on sèche à l’aide de sulfate de magnésium anhydre. On

filtre la solution et on élimine le cyclohexane par distillation. On obtient une poudre blanche

qui contient principalement de la caféine.

Solvant Solubilité de la

caféine

Solubilité dans

l’eau

Sécurité Densité

éthanol Partiellement

soluble

soluble

H225, P210

0,79

Acétate d’éthyle Soluble insoluble

H225, H319, H336

0,92

Cyclohexane Très peu

soluble

insoluble

H225, H304, H315, H336, H410

0,78

Trichlorométhane Très soluble insoluble

H301, H311, H331, H351, H372, H412

1,3

Eau

à 25°C : faible

à 65 ° C :

importante

Température d’ébullition du cyclohexane : 81 °C

Température d’ébullition de la caféine : 178 °C

Température de fusion de la caféine : 238 °C

C4- Quelle est la signification des informations « H » placées sous les pictogrammes ?

2 pts

C5- Quel solvant serait-il préférable d’utiliser (plusieurs raisons). Pourquoi éviter

d’utiliser les autres ?

4 pts

5

C6- Quel est le nom de la verrerie utilisée pour réaliser l’extraction ? La schématiser.

2 pts

C7- Lorsque l’on mélange la boisson et le cyclohexane on observe 2 phases. Expliquer

pourquoi.

3 pts

C8- Dans quelle phase se trouve la caféine extraite ? Quelle est la position de cette

phase ? Justifier.

3 pts

C9- Quel est le principe d’une distillation ?

2 pts

C10- Quelle est l’espèce chimique qui constitue le distillat ?

2 pts

C11- On mesure le point de fusion de la poudre blanche obtenue : = 237 °C.

Commenter cette valeur.

2 pts

C12- On peut vérifier la pureté de la poudre obtenue par CCM. Que signifie CCM ?

Proposer un mode opératoire.

4 pts

6

4) Dosage de la caféine

On dispose d’une solution de caféine dans le cyclohexane de concentration 32 mg.L-1

. On

désire préparer des solutions de concentrations 4 mg.L-1

, 8 mg.L-1

, 12 mg.L-1

et 16 mg.L-1

Matériel à disposition :

- béchers de 100 mL et 200 mL

- fioles jaugées de 5,0 mL ; 10,0 mL et 50,0 mL

- pipettes jaugées de 2,0 mL et 5,0 mL

- éprouvette graduée de 5 mL

C13-Parmi le matériel suivant, indiquer celui utilisé pour préparer la solution de

caféine de concentration 16 mg.L-1

. Justifier votre choix.

3 pts

Mesure d'absorbance

On règle le spectrophotomètre puis on trace la courbe d'étalonnage A = f(c) de la caféine à

l'aide des différentes solutions précédemment préparées. À l'aide de ces mesures, on obtient

la courbe A = f(c) représentée ci-dessous. Sans changer les réglages du spectrophotomètre,

on mesure l’absorbance de la boisson diluée 10 fois. On trouve Ax = 0,60

C12- Quels réglages du spectrophotomètre faut-il effectuer ?

3 pts

C13- La loi de Beer Lambert est-elle validée ?

3 pts

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 5 10 15 20 25 30 35

Absorbance de la caféine en fonction de sa concentration A

C (mg/L)

7

C14- Quelle est la concentration massique de la solution étudiée ?

4 pts

D comme Dopage

Le dopage est une pratique qui consiste à absorber des substances ou user de méthodes visant

à augmenter les capacités physiques ou mentales d’un individu. Les effets sur l'organisme

sont différents selon les produits utilisés.

- La testostérone, hormone naturelle humaine, et la THG (tétrahydrogestrinone) sont

des stéroïdes anabolisants qui permettent d’augmenter la force et puissance

musculaire

- Le salbutamol, médicament utilisé pour le traitement de l'asthme, permet d'améliorer

le passage de l'oxygène dans le sang et donc d'en apporter davantage aux muscles.

- Les amphétamines sont des substances utilisées pour vaincre le stress de la

compétition ou augmenter la concentration du sportif.

Amphétamine Salbutamol Testostérone

1) L’éthanol

L’éthanol est interdit dans certaines compétitions sportives, comme l’aéronautique, les

courses automobiles, le karaté, le motocyclisme. L’éthanol est une molécule de la famille des

alcools.

D1- Quel est le groupe caractéristique de cette famille ? Comment le nomme-t-on ?

2 pts

D2- Ecrire la formule de Lewis de l’éthanol.

4 pts

2) Le salbutamol

D3- Ecrire sa formule topologique. Entourer tous les groupes caractéristiques (hormis

le noyau benzénique) et pour chacun nommer la fonction correspondante. Indiquer, à

l'aide d'un astérisque, l'atome de carbone asymétrique de la molécule de salbutamol.

5 pts

CH3

NH2

8

D4- Donner une représentation de Cram autour du carbone asymétrique de l’un des

deux énantiomères possibles.

3pts

D5- La ventoline® utilisée pour soigner l’asthme a pour principe actif le salbutamol.

Alors que le (R)-(–)-salbutamol ou lévosalbutamol possède une action broncho-

dilatatrice, l’énantiomère (S)-(+) -salbutamol possède une activité très inférieure et

d’eventuels effets secondaires néfastes.

On lit sur un site du GRAS (groupe de recherche et d’action pour la santé : « Parmi

les molécules initialement commercialisées sous forme de mélange racémique et

ensuite remises sur le marché, sous forme d’eutomère, à l’expiration du brevet initial,

figurent notamment : … le R-salbutamol versus salbutamol (Ventolin ®)… »

Expliquer l’intérêt de cette évolution dans la formulation de la ventoline®

2pts

3) Amphétamine

D6- Entourer le groupe caractéristique et nommer la fonction correspondante.

2 pts

D7- Cette molécule est-elle chirale ? Justifier.

3pts

D8- Une solution aqueuse d’amphétamine est-elle acide, basique ou neutre ? Justifier

votre réponse.

2 pts

D9- Un test dépiste sa présence dans les urines. Le seuil de détection est

1000 ng.mL-1

pour le dépistage urinaire et de 50 ng.mL-1

pour le dépistage sanguin.

Exprimer ces seuils en mol.L-1

.

4 pts

9

4) La testostérone

D10- Quelle est sa formule brute ?

2 pts

D11- L’épitestostérone est un énantiomère de la testostérone : la seule différence porte

sur le groupement hydroxyle. Représenter l’épitestostérone.

3 pts

E comme ENERGIE

Données :

- L’hémoglobine sera notée Hb

- Hb + O2 = HbO2

- M(Hb) = 17000 gmol-1

- Volume molaire d’un gaz 22,4 Lmol-1

- Masse molaire du glucose : 180 gmol-1

- Lors d’une combustion complète d’un composé A, ce dernier réagit avec le

dioxygène, O2(g) et conduit à la formation de dioxyde de carbone, CO2(g) et d’eau.

Les réactions de biosynthèse organique, le transport des éléments et la contraction

musculaire nécessitent de l’Energie.

E1- Par quoi est fournie cette énergie ?

2 pts

Le dioxygène est transporté par l’hémoglobine

E2- Où se situe l’hémoglobine dans l’organisme ?

2 pts

E3- L’hémoglobine contient un atome métallique : lequel ?

2 pts

E4- 100 mL de sang contiennent 15 g d’Hb, quel est le volume en mL de dioxygène

transporté par 100 mL de sang ?

4 pts

Lors d’un effort intense, un coureur a besoin d’environ 80 kJ par minute. Cette énergie est

fournie par l’oxydation du glucose stocké dans les cellules musculaires.

10

E5- Ecrire la réaction de combustion complète d’une molécule de glucose C6H12O6

5 pts

E6- L’énergie dégagée par la combustion complète de 1 mole de glucose est 2700 kJ,

calculer la masse de glucose et le volume de dioxygène nécessaire par minute à ce

coureur.

4 pts

Quand il manque du dioxygène, une mole de glucose se dégrade en 2 moles d’acide lactique,

réaction qui dégage environ 700 kJ.mol-1

.

E7- L’acide lactique étant un acide alcool, avec une fonction alcool secondaire, quelle

est la formule développée de l’acide lactique ?

3 pts

E8- Comment l’appellerait-on en nomenclature officielle ?

3 pts

E9- Pourrait-on dire que cette molécule est chirale ? Pourquoi ?

3 pts

Le fructose présent dans les fruits, est isomère du glucose. 1g de fructose est brûlé dans un

calorimètre avec une capacité calorifique de 20,7 kJ.K-1

avec une variation de température de

0,75 K.

E10- Quelle est l’énergie dégagée en kJ par la combustion de 1 mole de fructose ?

4 pts

Les lipides (ex : triglycéride) sont stockés dans les cellules adipeuses et leur oxydation fournit

de l’énergie.

E11- De quel polyalcool, le triglycéride est-il l’ester ?

2 pts

11

E12- Donner son nom trivial. Donner son nom officiel et sa formule.

2 pts

Au cours d’un effort prolongé, un sportif peut perdre de 1 à 2 L d’eau et de 0,5 à 3 g de

chlorure de sodium par heure par la transpiration.

E13- Quelle méthode suggèreriez-vous pour doser la quantité de chlorure de sodium ?

5 pts

G comme GORETEX

Lire le document 1 (en annexe) sur le Goretex

G1- Lister les matériaux de textiles synthétiques cités dans les documents en annexe

. A quelle famille appartiennent-ils ?

5 pts

G2- En quelle matière est fait le Goretex ? Sous quelle forme est-elle ?

4 pts

G3- Quelles sont les propriétés du Goretex exploitées pour les vêtements sportifs ?

Expliquer.

3pts

G4- Comment appelle-t-on les molécules qui permettent la fabrication d’une

macromolécule ?

2 pts

12

G5- A l’aide des informations précédentes, donner le nom et la formule de la molécule

qui va conduire à l’obtention du « goretex » et expliquer le processus chimique qui y

conduira. Donner la formule générale de cette macromolécule.

5 pts

M comme Médailles

Une médaille d’or est-elle uniquement constituée d’or ? En réalité une médaille d’or contient

très peu d’or ! Même si le comité Olympique laisse une certaine liberté au pays organisateur,

pour la conception des médailles olympiques, design et composition exacte, la composition

des médailles doit respecter certaines normes. Une médaille d’or doit contenir au minimum

92,5 g d’argent et au moins 6 g d’or, une médaille d’argent possède la même composition que

la médaille d’or sans la dorure et la médaille de bronze contient principalement du cuivre

avec un peu d’étain et de zinc.

1) Médaille d’or ?

M1- Quelle est la composition d’un atome d’or, Au197

79 ?

3 pts

M2- Quel est le nombre minimal d’atomes d’or contenus dans une médaille d’or ?

5 pts

M3- Lors des JO de Londres, une médaille d’or contenait 92,5 % d’argent, 6 % de

cuivre et 1,5 % d’or. Quelle est la masse minimale de cette médaille ?

3 pts

2) Médaille d’argent ?

Et si une médaille d’argent était créée par dépôt d’argent sur du cuivre comme suit !!

On place un fil de cuivre, Cu(s), dans un volume V = 100 mL dans une solution de nitrate

d’argent, Ag+

(aq) + NO3-(aq), de concentration C = 1,0.10

-2 mol.L

-1 ; Au bout de quelques

heures, on une arborescence métallique d’argent métallique se développe autour du fil et la

solution devient bleue. On admettra que les ions nitrate sont spectateurs.

M4- Identifier les couples redox mis en jeu et écrire les demi-équations redox

correspondantes.

2 pts

M5- En déduire l’équation de la réaction.

2 pts

13

M6- Le cuivre est-il l’oxydant ou le réducteur ? Justifier.

2 pts

3) Médaille de bronze ?

Quelle est la teneur exacte en cuivre d’une médaille de bronze utilisée au JO de Londres ?

Afin de répondre au problème posé, on met en œuvre un travail expérimental en deux étapes :

Etape 1 : On fait réagir le cuivre contenu dans un morceau de médaille de bronze (m = 2,0 g)

avec une solution d’acide nitrique concentré (ajouté en excès). Après disparition complète du

solide et lorsque le dégagement gazeux a cessé, la solution obtenue est versée dans une fiole

jaugée de 500,0 mL, partiellement remplie d’eau distillée, puis complétée jusqu’au trait de

jauge. On obtient une solution d’ions cuivre II (notée SX).

Etape 2 : Puis on réalise le titrage des ions cuivre II de la solution SX selon le mode opératoire

suivant. On ajoute à 10,0 mL de solution Sx, 20 mL d’iodure de potassium, K+

(aq) + I-(aq), de

concentration molaire 0,50 mol.L-1

(excès). Une coloration jaune orangée et un précipité beige

sont obtenus. Après filtration, on dose par une solution de thiosulfate de sodium, 2 Na+

(aq) +

S2O32-

(aq), de concentration C = 5,00.10-2

mol.L-1

en présence d’empois d’amidon. La

décoloration complète est obtenue pour un volume de thiosulfate noté VE =12,2 mL

Informations

- À l’issue de l’attaque, la totalité du cuivre métal a été transformée en ions Cu2+

.

- Le zinc et l’étain présents initialement dans la médaille n’interviennent pas dans

le titrage.

- L’équation de la réaction (1) lors de l’étape 1 est :

3 Cu(s) + 2 NO3-(aq) +8 H

+(aq) = 2 NO(g) + 4 H2O(l) + 3 Cu

2+(aq).

- La réaction (2), supposée totale, entre les ions cuivre II et les ions iodures est

modélisée par l’équation suivante : 4 I-(aq) + 2 Cu

2+(aq) = I2(aq) + 2 CuI(s)

L’iodure de cuivre CuI(s) est un solide beige.

- Réaction de titrage (3), par les ions thiosulfates, du diode formé par la réaction

(2) :

I2(aq) + 2 S2O32-

(aq) = 2 I-(aq) + S4O6

2-(aq)

M11- Quelles précautions faut-il prendre lors de la manipulation de la solution d’acide

nitrique concentré ?

3 pts

M12- Dans l’étape 2, indiquer la verrerie à utiliser pour introduire :

3 pts

La solution SX La solution iodure de

potassium

La solution de thiosulfate de

sodium

14

M13- Pourquoi faut-il filtrer avant de réaliser le titrage ?

2 pts

M14- Etablir la relation littérale entre la quantité de diiode, n(I2), formée par la

réaction (2), C et VE.

2 (relation) + 2 (justification) pts

M15- Déterminer la valeur de la concentration en cuivre II de la solution Sx.

4 pts

M16- En déduire le % massique en cuivre de la médaille de bronze.

5 pts

M17- Sachant que les ions cuivre II sont bleus en solution aqueuse, proposer une autre

technique de dosage possible (on donnera brièvement les grandes lignes de son mode

opératoire)

3 pts

15

ANNEXE

Données

Nombre d’Avogadro : 6,02 1023

Faraday : F = 96 500 C.mol-1

Volume molaire: 22,4 L.mol-1

(dans les conditions normales de pression et de température)

Masses Molaires atomiques :

Atome Symbole Masse Molaire atomique

g.mol-1

Hydrogène H 1

Carbone C 12

Oxygène O 16

Azote N 14

Or Au 197

Cuivre Cu 63,5

CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS :

Equivalence lors d’un titrage

A l’équivalence d’un titrage, les réactifs ont été entièrement consommés.

16

Annexe 1

Stéréochimie

Représentation de Cram : elle permet de représenter les molécules dans l’espace.

Un trait plein (-) représente une liaison située dans le plan de la figure.

( ) représente une liaison qui pointe vers l’avant

( ) représente une liaison qui pointe vers l’arrière

Quelques définitions utiles en stéréoisomérie

Deux stéréoisomères ont la même représentation plane (formule semi-développée)

mais des représentations spatiales différentes (l'enchaînement des atomes est le même

mais leur arrangement dans l'espace est différent). Pour passer d'un stéréoisomère de

configuration à un autre, il faut casser une ou plusieurs liaisons : ce sont deux

molécules différentes.

Une molécule est chirale si elle est non superposable à son image dans un miroir

plan.

On appelle carbone asymétrique, C*, un atome de carbone tétraédrique lié à quatre

substituants différents.

Toute molécule possédant un seul carbone asymétrique est chirale.

Une molécule possédant plusieurs carbones asymétriques peut ne pas être chirale.

Une molécule possédant un plan ou un centre de symétrie est achirale.

Deux énantiomères forment un couple de stéréoisomères de configuration qui sont

images l'un de l'autre par rapport à un miroir plan.

Le mélange équimolaire de deux énantiomères s'appelle mélange racémique.

Réaction d’estérification

La réaction d’estérification consiste en la production d'un ester et d'eau, à partir d'un alcool et

d'un acide carboxylique. L'équation générale de cette réaction est :

La formule chimique générale des triglycérides, triesters, est :

CH2-O-CO-R1

|

CH-O-CO-R2

|

CH2-O-CO-R3

où R1, R2 et R3 sont issus d’acides à longue chaîne appelés acides gras.

méthane

17

Annexe 2

Le « Goretex », un textile à la fois respirant et imperméable

Le revêtement imperméable « Goretex » est l’utilisation d’une matière synthétique dans le domaine

des textiles. Le produit utilisé, du PTFE (polytétrafluoroéthylène) est le frère du « Téflon » qui

recouvre certaines poêles. Tout le mystère du Goretex tient dans la manière de transformer du PTFE

en un film mince microporeux collé sur un tissu. C’est l’existence de ces pores minuscules

(1,4 milliard de pores de 0,2 µm par m2) qui permet à la vapeur d’eau de la transpiration de s’évacuer

sans que les gouttes d’eau de la pluie ne puissent passer en sens inverse.

Les polymères qui tiennent chaud

Le « Thinsulate » fabriqué par la société 3M, est l’héritier d’une lignée de fibres synthétiques qui

s’emploient à imiter les fibres naturelles pour remplacer le duvet ou la laine et nous protéger du froid

selon les mêmes principes physiques.

La fibre de polyester simple, utilisée la première à la place du duvet, remplit encore souvent, grâce à

de bonnes qualités mécaniques de gonflant, la fonction de base : créer un matelas d’air et freiner les

courants de convection à l’intérieur de cette couche. On peut améliorer ce gonflant en imitant la laine.

Certaines fibres de polyester sont ainsi « frisées » entre des rouleaux.

Les fibres de type « Fiberfil » ou « Hollofil », enfin, sont creuses à l’intérieur, comme le poil du renne

ou du caribou. De l’air y est ainsi emprisonné.

C’est aussi le cas du « Thinsulate » dont toute l’efficacité repose sur la capacité de 3M à produire une

fibre beaucoup plus fine que la moyenne. Les fibres de garnissage en polypropylène ont 3 µm de

diamètre en moyenne, contre une bonne dizaine de µm pour une fibre polyester classique [figure 2].

Résultat, le réseau est beaucoup plus serré, l’air qui pourrait avoir tendance à circuler par convection

est freiné par frottement sur ce labyrinthe de fibres. On peut donc obtenir un bon pouvoir isolant avec

moins d’épaisseur que pour les garnitures classiques. D’après les essais du fabricant, 1 cm de

Thinsulate a les mêmes qualités que 1,8 cm de duvet.

D’après la brochure « Plastiques sportifs »

L’époque où les sportifs transpiraient à grosses gouttes dans leurs vêtements est bel et bien révolue.

Aujourd’hui, les matières plastiques savent assurer l’évacuation de la sueur tout en optimisant

l’équilibre thermique du corps.

Développés à l’origine pour des athlètes de haut niveau, de nouveaux tissus en fibres polyester (qui

facilitent la thermorégulation du corps tout en diminuant la fatigue) ont trouvé de nombreuses

applications grand public pour des vêtements de sport et de travail. Agréables à porter, ces nouvelles

tenues de sport intègrent des fibres creuses en polyester.

Elles sont déjà concurrencées par les derniers développements de fibres en polypropylène : faible

densité, faible taux d’absorption d’humidité, résistance aux hautes températures (ce qui permet un

traitement anti-bactérien) constituent les avantages essentiels de cette solution.

Les sports d’hiver, de montagne et plus généralement d’extérieur ont généré des types de vêtements

appropriés aux conditions climatiques et aux différentes disciplines (coupe-vent, polaires, etc.) et ont

permis des solutions techniques innovantes comme les « tissus respirants » grâce à une enduction

microporeuse recouvrant les fibres sans en boucher les pores. Par ailleurs, le concept de multicouches,

associant des matières synthétiques (polyester, polyamides, polyuréthane) entre elles ou avec des

fibres naturelles, se généralise.

La couche supérieure imperméable et étanche sert à protéger des intempéries et à diminuer la perte de

chaleur. La strate intermédiaire, en emprisonnant l’air dans ses fibres, maintient la chaleur et accroît le

confort du vêtement. Enfin, la couche inférieure, sorte de sous-vêtement, a pour fonction d’absorber et

d’évacuer la transpiration vers l’extérieur pour maintenir le corps au chaud et au sec.

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