Прирачник за нуркач - 01 - Закони за гас

1.1 Состав на воздухот

1.1.1 Вдишан воздух

пропорција на

нуркач

гас

Забелешка: Да бидеме прецизни, постои и пропорција на водена пареа во воздухот. Тоа е на пр. На 18 Целзиусови степени и 60% олеснување. Влажност на воздухот приближно 1,2 проценти по волумен. Бидејќи збирот на сите делови е секогаш 100%, деловите на сите други гасови соодветно се намалуваат.

1.1.2 Издишан воздух

пропорција на

гас

1,2 притисок

1.2.1 Притисок на гас

Притисокот се дефинира како сила низ областа, т.е. силата (на пр. Тежината на водата) што се извршува на одредена површина (на пример, нуркачот). Единицата на притисок е бар или во други земји исто така psi.

единица 1

Единица 2

= 100.000 Па (Паскал)

Клучни фигури БАР/ПСИ:

БАР

ПСИ

1.2.2 Притисок на водата

Притисокот врз површината на водата е прибл. 1 бар.
Под вода притисокот се намалува на секои 10 метри 1 бар до.

длабочина

Притисок на водата

Како што можете да видите, притисокот ги удвојува првите 10 m кога се спушта, или ги преполовува последните 10 m кога се искачува, т.е. со фактор 2.

  • Ако се искачите од 20 до 10 m, притисокот се намалува за 1/3.
  • Ако се искачите од 30 на 20 м, притисокот се намалува за 1/4.
  • итн.

Затоа, особено во последните 10-15 метри кога се искачувате, се јавуваат особено големи разлики во притисокот, што може да доведе до повреди дури и ако се искачите премногу брзо или задржите здив!

Како што можете да видите, притисокот ги удвојува првите 10 m кога се спушта, или ги преполовува последните 10 m кога се искачува, т.е. со фактор 2.
Ако се искачите од 20 до 10 m, притисокот се намалува за 1/3,
Ако се искачите од 30 до 20 m, притисокот се намалува за 1/4, итн.
Затоа, особено во последните 10-15 м кога се искачувате, се јавуваат особено големи разлики во притисокот, што може да доведе до повреди дури и ако се искачите премногу брзо или задржите здив!

1.2.3 парцијален притисок на гасот - (Закон на Далтон)

Притисокот се зголемува со зголемувањето на длабочината. Но, не само на нас, туку и на мешавината со вдишан гас во телото. Притисокот не само што влијае на вкупната мешавина на гас, туку и на сите гасови содржани во неа. На површината на водата (притисок од 1 бар) парцијалните притисоци (парцијални притисоци) во мешавината на гас се аналогни на процентот на волумен на соодветниот гас, т.е .:

пропорција на

притисок

вкупно

1,00 бари

Со зголемување на притисокот на водата, се зголемуваат и парцијалните притисоци, имено според факторот на зголемениот притисок:

Длабочина на потопување: 30 m ➡ притисок: 4 бари

гас

пропорција на

притисок

сметка

Делумен притисок

Кислород (О2)

Азот (N2)

одмори се

  • Според делумниот притисок, гас се раствора и во крвта (закон на Хенри).
  • Може да се види дека на поголема длабочина се апсорбира неизмерно повеќе азот. Ако, на пример, 21 молекула на О2 и 78 молекули на Н2 се раствореле на површината на водата во одредена количина на крв (т.е. само 57 N2 молекули повеќе), на длабочина од 30 m ова би биле 84 молекули на O2 и 312 молекули на N2 (т.е. само 228 N2 молекули повеќе.).
  • Со цел безбедно да се распаднат сите „складирани“ молекули на О2, неопходна е бавна стапка на искачување (помалку од 10 м во минута) и стопирање на декомпресијата или безбедноста. Техничките нуркачи исто така користат различни мешавини на гас за време на нуркање за да се избегне прекумерна заситеност со O2 и N2.
  • Над 71 m, компримираниот воздух има парцијален притисок на O2 од 1,7 bar, над кој кислородот има токсичен ефект (на пр. Епилептични напади).

1.3 Притисок и волумен: Закон за Бојл и Мариоте

Законот на Бојл и Мариоте ја изразува интеракцијата помеѓу Притисок (стр) и Волумен (V) на гас.
Со зголемување на притисокот, гасот е компресиран и затоа е помал (т.е. p * V = постојан).

Ова ги дава законите на Бојл и Мариоте:

Со тоа модификација на јачината на звукот кога се менува притисокот (и обратно).

  • Длабочина: 15м, волуменот на белите дробови е 6 литри.
  • Постои искачување до длабочина од 5 метри.
  • До кој волумен се шири воздухот во белите дробови?

p1 = 2,5 бари (15 m длабочина на вода) и V1 = 6 l
p2 = 1,5 бари (5 m длабочина на вода). V2 = се бара
p1 * V1 = p2 * V2 ➡ подели ги обете страни на равенката со p2
(p1 * V1)/p2 = V2 ➡ вметнете броеви
V2 = (2,5 бари * 6 l)/1,5 бари
V2 = 10 l

Волуменот се прошири на 10 литри. Бидејќи белите дробови тешко се истегнуваат, тие би биле оштетени (солза на белите дробови) доколку нуркачот не издишел за време на искачувањето!
Затоа, воздухот што го дишете мора секогаш да се издишува на искачувањето.
Никогаш не задржувајте здив!

1.4 Притисок и температура

1.4.1 Закон на Геј-Лусак

Со зголемување на притисокот се загрева гас, со намалување на притисокот се лади гас.
(p/T = постојана)

Закон на геј-Лусак:

Пресметано е со Т = Келвин.
За претворање на Целзиусови степени и Келвин, важи следново:

    Т [Келвин] = степени [о Целзиусови] + 273

Степен [о Целзиус] = Т [Келвин] - 273

На „нормалниот“ нуркач законот му треба за две работи:

  • При полнење на шишето, шишето може да стане навистина жешко.
  • Ако има многу потрошувачка на воздух во ладни води, воздухот може да се олади толку многу што регулаторот замрзнува.

1.4.2 Ефектот ouул-Томсон

Ефектот ouул-Томсон го опишува ефектот дека гасовите повеќе не се однесуваат како "нормални" (идеални "гасови) при многу висок притисок (и тоа е веќе лесно со цилиндри за нуркање на 200 бари, па дури и многу случај на 300 бари) На ниски температури, се јавуваат интеракции помеѓу молекулите на гасот, што предизвикува молекулите на гасот да се „лепат заедно“ и ефектите на втечнување (законот на Геј-Лусак се заснова на идеални гасови и не ги зема предвид овие ефекти).

(макабра) задача за напредниот професионалец:

(Благодарност до Дирк „Калеу“ за предлогот)

Нуклеарна подморница нурка до длабочина од 2000 м. Сите прегради се отворени.
Одеднаш преградите на торпедото се скршија во лакот и бродот одеднаш полн со вода.
Прашање: Како умира машинистот во задниот дел на подморницата?

p1/T1 = p2/T2 следува: T2 = (p2 * T1)/p1
p1 = 1 bar (пред), T1 = 20 O C (пред) = 293 K, p2 = 201 bar (по)
T2 = (201 бар * 293 К)/1 бар
T2 = 58893 K = 58620 O C

Гори до пепел на 50 000 - 60 000 ОС. (пред да се навлажни).
(Затоа, дури и како не нуркач, треба да се знае законот на Геј-Лусак.)
(ПС: за скептиците: дури и ако претходно беше постудено или потопло во подморницата, или ако нуклеарната подморница беше само на длабочина од 1000 метри, тогаш притисокот сепак ќе генерираше температура од приближно 30 000 ОС, што е доволно .

ПСС: за жалители:

  • 500 м: приближно 15 000 ОС,
  • 250 м: приближно 7.500 ОС,
  • 100 m: приближно 3.000 O C [сè уште е доволно]

1,5 гасови во течности

1.5.1 Улогата на гасовите во телото

азот N2 не е (тешко) вклучен во процесите во телото. Затоа се нарекува и "инертен гас". Се ослободува со преовладувачки парцијален притисок во крвта, т.е. се „притиска“ во течноста (крвта) при висок надворешен притисок додека не се постигне состојба на рамнотежа. Колку подолго, повисокиот надворешен притисок има време да дејствува (да се воспостави состојба на рамнотежа), толку повеќе азот може да се раствори (па оттука и подолгите времиња на декомпресија при долги, длабоки нуркања).

Ако падне надворешниот притисок, азотот повторно излегува од крвта. Ако притисокот нагло падне, азотот може да се меури (молекулите на N2 се лепат заедно) - ефект познат од шишињата со сода. Меурчиња во крвта може да затнат (важни) садови и капилари и на тој начин да го оштетат погоденото ткиво (поради недоволно снабдување) или да предизвикаат да умре.

кислород О2 е од суштинско значење за одржување на функциите на телото. 97% од тоа е врзано во крвта со хемоглобинот на еритроцитите (црвени крвни клетки) и на тој начин се транспортира до органите во телото. Само мал дел од 3% се раствора во крвта. На своето место на потрошувачка, кислородот се спротивставува Јаглерод диоксид СО2 разменети. 70% од јаглерод диоксидот дифундира во еритроцитите (црвените крвни клетки) и протеините во крвта. Само мал дел се раствора во крвта. Јаглеродниот диоксид се транспортира во белите дробови и се издишува преку алвеолите (алвеолите). Така, снабдувањето со кислород и јаглерод диоксид не се раствора во крвта, туку скоро целосно (хемиски) врзано.

  1. Гасови како Јаглерод моноксид СО се толку опасни бидејќи се врзуваат „посилно“ со црвените крвни зрнца (се ослободува кислород и се врзува јаглерод моноксид). Покрај тоа, потребно е многу долго време (дури и откако не се вдишува повеќе јаглерод моноксид) за јаглеродниот моноксид да биде "ослободен" од црвените крвни клетки. Затоа, телото веќе не може да се снабдува со доволен кислород и бесвест и/или настапи смрт.
  2. Благородни гасови (Ова вклучува, во најголем дел, преостанатите гасови од 1% во здивот) се однесуваат во голема мера како азот и не се вклучени во никакви функции на телото).

1.5.2 Закон на Хенри

Гасовите се раствораат во течности, но за тоа е потребно време. Ако течноста е заситена, гасовите растворени во течноста се во директна пропорција со односот на парцијалните притисоци на гасот на неговата површина. Или поедноставно: гасовите се раствораат во крвта во истиот дел како што се појавуваат во мешавината за дишење.