Informații generale. În majoritatea țărilor dezvoltate, tot mai mulți oameni merg la scufundări cu aer comprimat. Cu toate acestea, majoritatea scafandrilor practică sportul doar câteva zile pe an, mai ales în timpul sărbătorilor și adesea în țări îndepărtate.
23. ian 2004 la 16:57 Primar.sme.sk
Informații generale
În majoritatea țărilor dezvoltate, tot mai mulți oameni merg la scufundări cu aer comprimat. Cu toate acestea, majoritatea scafandrilor practică acest sport doar câteva zile pe an, mai ales în timpul sărbătorilor și adesea în țări îndepărtate. Prin urmare, competența și experiența multor scafandri nu sunt adesea foarte semnificative. Sperăm să le oferim acestor oameni, dar și scafandrilor experimentați, date importante și interesante, precum și informații.
Când se scufundă cu un aparat de respirație subacvatică autonom (SCUBA), scafandrul inhalează aer comprimat prin piesa bucală (respirator automat de oxigen) la o presiune care corespunde presiunii ambiante date = presiunea apei plus presiunea atmosferică. Amestecul de aer este de obicei inhalat dintr-un dispozitiv din oțel sau aluminiu montat pe spatele scafandrului, cu o capacitate cuprinsă între 8 l și 12 l. Aerul este umplut în dispozitiv cu ajutorul unui compresor din aerul ambiant la o presiune de aprox. 200 bar.
Cu un astfel de amestec de aer, adâncimi de până la 40 m pot fi atinse într-o oarecare măsură în siguranță; deși asociațiile de scufundări nu recomandă scufundări peste 30 m. Scufundarea obișnuită a scafandrilor sportivi durează de obicei aproximativ 45 de minute și începe la adâncimi cuprinse între 30 m și 40 m.
Pentru scufundări sigure la adâncimi mai mari, de ex. atunci când se lucrează sub apă, în scopuri științifice sau militare, trebuie utilizate amestecuri de oxigen și heliu. Următorul este practic o scufundare cu aer comprimat. Dar chiar și scufundările gratuite (apnee) scot cuvântul în evidență.
Ipoteze fizice
Presiune
Cu siguranță, cea mai importantă cantitate fizică la scufundare este presiunea. Este definit ca proiecția verticală a forței pe o suprafață:
P = F/A
unde: P = presiune (din "presiune") F = forță (din "forță") A = zonă (din "zonă")
Pentru a ajunge la unitatea de presiune, unitățile speciale pentru forță și suprafață sunt utilizate în ecuația 1. De exemplu, dacă o forță de 1 newton acționează perpendicular pe o suprafață de 1 m 2, unitatea de presiune rezultată se numește pascal (= pa).
1pa = 1 N/1m2
O sută de mii de pascali este denumită o bară:
1 bar = 105 pa
Presiunea medie a aerului este de 1.013 bar la o altitudine de. În poziții cu resp. cu presiune scăzută, presiunea poate fluctua parțial. Din motive de simplitate, considerăm o presiune de altitudine (= 0 m) cu o presiune a aerului de 1 bar în următoarele considerații.
Notă: în medicină, presiunea, cum ar fi tensiunea arterială, menționată încă în milimetri de mercur (mm Hg). Această unitate de presiune și presiunea în bar sunt corelate după cum urmează: 750 mm Hg = 1 bar
raporturi de presiune la diferite înălțimi și adâncimi ale apei
Aerul, pe de altă parte, este foarte compresibil. Aerul are o densitate de 1,13 kg per m3 în condiții normale, adică la o presiune de 1 bar.
La nivelul apei, presiunea care acționează asupra scafandrului este în medie de aproximativ 1 bar. Deoarece o coloană de apă înaltă de 10 m produce, de asemenea, o presiune de 1 bar, presiunea totală la o adâncime a apei de 10 m este de 2 bar = presiunea aerului (1 bar) + o presiune de 10 m apă (1 bar). La adâncimea de 20 m presiunea ambientală este de 3 bari, la adâncimea de 30 m 4 bari și la adâncimea de 40 m 5 bari.
Pe măsură ce presiunea crește odată cu creșterea adâncimii apei, aceasta scade într-o atmosferă cu altitudine crescândă. Aici, însă, căderea de presiune nu este liniară ca în apă. După cum se poate vedea din FIG. 1, presiunea aerului la 4000 m este încă 0,62 bari. Bineînțeles, această valoare fluctuează în funcție de starea presiunii aerului și de vreme. Această înălțime este aproximativ limita de la care o persoană necunoscută cu înălțimile poate dezvolta boală de altitudine. Boala de altitudine reprezintă un pericol grav, deoarece poate duce, printre altele, la edem pulmonar și cerebral și poate fi fatală. În astfel de cazuri, persoana afectată trebuie fie respirată cu oxigen, fie adusă la altitudini mai mici.
Legea Boylov-Mariott
Din fizică și chimie știm ecuația stării gazului de la Boyle-Martiot. Aceasta se spune: într-un sistem închis, la o temperatură constantă, rezultatul presiunii p și al volumului V al gazului ideal este constant:
p. V = const.
Avertizare
Prin gaz ideal înțelegem - inexistent - un gaz în care moleculele de gaz nu au volum și nu acționează asupra lor cu nicio forță. Cu toate acestea, în volume mari la densitate mică (= presiune scăzută) aceste condiții sunt într-adevăr îndeplinite. Cu toate acestea, abaterile de la aer de la condițiile ideale de gaz cresc cu creșterea presiunii. Cu toate acestea, toate considerațiile de scufundare pot fi realizate cu rezultate bune folosind ecuația 5.
Pentru a clarifica ecuația 5, observăm un balon umflat cu aer, care are un volum de 4 l de aer la suprafața apei la o presiune de 1 bar. De la nivelul apei ar trebui să atingă o adâncime a apei de 40 m. Aici, balonul are apoi un volum de numai 0,8 l la o presiune de 5 bari.
Pentru a clarifica legea lui Boyl-Mariott
Se înțelege după cum urmează: La suprafața apei, rezultatul p. V zo 4 l .1 bar = 4 l. bar. La o adâncime a apei de 10 m, rezultatul conform ecuației 5 trebuie să fie și 4 l. bar:
2 l. 2 bar = 4 l bar
Rezultatul este în mod corespunzător la 20 m, 30 m sau 40 m adâncime încă 4 l. bar, așa cum este explicat în FIG. 2.
Deoarece respiratorul automat de oxigen al scafandrului primește aer la fiecare adâncime la o presiune ambientală dată, presiunea din interiorul corpului și presiunea ambientală = presiunea apei + presiunea atmosferică a scafandrului sunt în continuare aceleași.
Presiune parțială
Prin presiunea parțială (= presiunea parțială) a unui gaz dintr-un amestec de gaz de 2 sau mai multe gaze diferite, ne referim la presiunea care ar prevala dacă am elimina toate celelalte gaze din volum.
Presiunea parțială pp a amestecului de gaze cu presiunea totală po, care este compusă din orice număr de gaze cu procente date de volume Vn, se calculează după cum urmează:
pp = po. Han
presiune parțială = presiune totală. procent din volumul fiecărui gaz
Conform definiției presiunii parțiale, presiunea totală după amestecul de gaze rezultă la rândul său din suma tuturor presiunilor parțiale reprezentate în amestecul de gaze.
Suma de aer inspirat și expirat în procente
Exemplu:
În aerul inhalat, presiunea totală este de 1 bar, care este aceeași cu presiunea la altitudine. Procentul volumic de 21% oxigen este de 0,21, 78% azot 0,78 și 1% gaze reziduale 0,01. Presiunea totală de oxigen este apoi calculată după cum urmează:
p02 = 1 bar. 0,21 = 0,21 bar
Urmează o valoare de 0,78 bari în mod corespunzător pentru presiunea totală a azotului.
Aerul inhalat din corp este încălzit la aprox. 37 ° C și saturat cu aproape 100% vapori de apă. În plus, oxigenul este ars, eliberând dioxid de carbon. Prin urmare, așa cum se arată în FIG. 3, compoziția aerului expirat este diferită de compoziția aerului inspirat.
Obțineți o imagine de ansamblu a celor mai importante mesaje prin e-mail
Prelucrarea datelor cu caracter personal este supusă Politicii de confidențialitate și Regulilor de utilizare a cookie-urilor. Vă rugăm să vă familiarizați cu aceste documente înainte de a vă introduce adresa de e-mail.