Salut David,
La différence de FC serait étonnante pour un cycliste aguerri mais me paraît normale s'il est débutant lors de la première sortie et s'est entraîné régulièrement et correctement ensuite. Et comme tu le soulignes, tu as également roulé différemment, tu étais plus régulier pendant la deuxième sortie (les puissances moyennes sont proches mais les puissances normalisées diffèrent quelque peu). Les périodes de roue libre (notamment dans les descentes) impactent peu la moyenne et la FC. Par contre, les périodes intenses sont coûteuses en énergie et empêchent la FC de redescendre ensuite.
Sur un parcours plat et sans vent, il est toujours plus économique de rouler à vitesse constante. C'est plus compliqué quand il y a du dénivelé parce qu'il est plus rentable du point de vue physiologique de fournir un effort régulier et il est plus rentable du point de vue aérodynamique de rouler à vitesse constante (parce que la puissance nécessaire pour vaincre la résistance de l'air est proportionnelle au cube de la vitesse). Ces deux exigences sont contradictoires et on en est réduit à essayer de trouver le meilleur compromis. Intuitivement (parce que je ne suis pas capable de m'atteler à de tels calculs), je dirais en première approximation que les puissances développées doivent être d'autant plus élevées que les côtes sont pentues pour obtenir la meilleure moyenne. Par ailleurs, pédaler comme un dératé dans une descente assez pentue occasionne une grosse dépense énergétique pour un faible gain de vitesse. Au-dessus de 50 km/h en roue libre, il faut surtout être attentif à prendre une position aérodynamique.