Загальна інформація. У більшості розвинених країн все більше людей займаються дайвінгом на стисненому повітрі. Однак більшість дайверів займаються цим видом спорту лише кілька днів на рік, здебільшого під час канікул, і часто у далеких країнах.
23. січня 2004 о 16:57 Primar.sme.sk
Загальна інформація
У більшості розвинених країн все більше людей займаються дайвінгом на стисненому повітрі. Однак більшість дайверів займаються цим видом спорту лише кілька днів на рік, переважно під час канікул, а часто і в далеких країнах. Тому досвід та досвід багатьох дайверів часто є не дуже значними. Ми сподіваємось надати цим людям, а також досвідченим дайверам важливі та цікаві дані, а також інформацію.
Під час занурення з автономним підводним дихальним апаратом (SCUBA) водолаз вдихає стиснене повітря через мундштук (автоматичний кисневий респіратор) під тиском, що відповідає заданому тиску навколишнього середовища = тиску води плюс атмосферному тиску. Повітряну суміш зазвичай вдихають із сталевого або алюмінієвого пристрою, встановленого на спині дайвера, ємністю від 8 до 12 л. Повітря заповнюється в пристрій за допомогою компресора з навколишнього повітря під тиском близько. 200 бар.
За допомогою такої повітряної суміші глибини до 40 м можна досягти певною мірою безпечно; хоча дайвінг-асоціації не рекомендують занурення на висоту більше 30 м. Звичайне занурення спортивних дайверів зазвичай займає близько 45 хвилин і починається на глибинах від 30 до 40 м.
Для безпечного занурення на більші глибини, напр. під час роботи під водою, для наукових або військових цілей, слід використовувати суміші кисню та гелію. Далі йдеться про дайвінг зі стисненим повітрям. Але навіть вільне занурення (апное) - це слово.
Фізичні припущення
Тиск
Безумовно, найважливішою фізичною величиною під час дайвінгу є тиск. Він визначається як вертикальна проекція сили на поверхню:
P = F/A
де: P = тиск (від "тиску") F = сила (від "сили") A = площа (від "площі")
Для досягнення одиниці тиску в рівнянні 1 використовуються спеціальні одиниці вимірювання сили та площі. Наприклад, якщо сила 1 ньютон діє перпендикулярно площі 1 м 2, отримана одиниця тиску називається паскалем (= па).
1pa = 1 Н/1м2
Сто тисяч паскалей називають одним баром:
1 бар = 105 па
Середній тиск повітря 1013 бар на висоті. На посадах з високою відп. при низькому тиску тиск може частково коливатися. Для простоти ми розглядаємо висотний тиск (= 0 м) з тиском повітря 1 бар в наступних міркуваннях.
Примітка: У медицині тиск, такий як артеріальний тиск, все ще вказаний у міліметрах ртутного стовпа (мм рт. ст.). Ця одиниця тиску та тиск у бар пов'язані наступним чином: 750 мм рт. Ст. = 1 бар
коефіцієнти тиску на різних висотах і глибинах води
З іншого боку, повітря дуже стисливе. Повітря має щільність 1,13 кг на м3 в нормальних умовах, тобто при тиску 1 бар.
На рівні води тиск, що діє на водолаза, в середньому становить близько 1 бар. Оскільки товщина води висотою 10 м також створює тиск 1 бар, загальний тиск у глибині води 10 м становить 2 бар = тиск повітря (1 бар) + тиск 10 м води (1 бар). На глибині 20 м тиск навколишнього середовища становить 3 бар, на глибині 30 м - 4 бар, а на глибині 40 м - 5 бар.
Оскільки тиск зростає зі збільшенням глибини води, він зменшується в атмосфері зі збільшенням висоти. Однак тут перепад тиску не є лінійним, як у воді. Як видно з фіг. 1, тиск повітря на 4000 м все ще становить 0,62 бар. Природно, що це значення коливається залежно від стану тиску повітря та погоди. Ця висота є приблизно межею, від якої у людини, незнайомої з висотою, може розвинутися висотна хвороба. Висотна хвороба є серйозною небезпекою, оскільки, крім усього іншого, може призвести до набряку легенів та головного мозку і може призвести до летального результату. У таких випадках постраждалій людині слід або дихати киснем, або виводити на менші висоти.
Закон Бойлова-Маріотта
З фізики та хімії ми знаємо рівняння стану газу за Бойлем-Мартьотом. Це звучить так: у закритій системі при постійній температурі результат тиску p та об’єму V ідеального газу є постійним:
стор. V = const.
Увага
Під ідеальним газом ми маємо на увазі - неіснуючий - газ, у якому молекули газу не мають об’єму і не діють на них з будь-якими силами. Однак у великих обсягах при низькій щільності (= низькому тиску) ці умови дійсно добре виконуються. Однак відхилення від повітря від ідеальних умов газу зростають із збільшенням тиску. Однак усі міркування з дайвінгу можна виконати з хорошими результатами за допомогою рівняння 5.
Для уточнення рівняння 5 ми спостерігаємо повітряну кулю, надуту повітрям, яка має об’єм 4 л повітря на поверхні води під тиском 1 бар. Від рівня води він повинен досягати глибини води 40 м. Тут балон має об'єм лише 0,8 л під тиском 5 бар.
Для роз’яснення закону Бойл-Маріотта
Це слід розуміти так: На поверхні води результат p. V zo 4 л .1 бар = 4 л. бар. На глибині води 10 м результат відповідно до рівняння 5 також повинен становити 4 л. бар:
2 л. 2 бар = 4 л бар
Результат - належним чином на глибині 20 м, 30 м або 40 м все ще 4 л. бар, як пояснено на фіг. 2.
Оскільки автоматичний респіратор кисню дайвера отримує повітря на кожній глибині при заданому тиску навколишнього середовища, тиск всередині тіла та тиск навколишнього середовища = тиск води + атмосферний тиск дайвера залишаються однаковими.
Частковий тиск
Під парціальним тиском (= парціальним тиском) газу в газовій суміші 2 або більше різних газів ми маємо на увазі тиск, який би переважав, якби ми видалили всі інші гази із об’єму.
Парціальний тиск pp газової суміші із загальним тиском po, який складається з будь-якої кількості газів із заданими відсотками обсягів Vn, обчислюється наступним чином:
pp = po. Готель
парціальний тиск = загальний тиск. відсоток від обсягу кожного газу
Згідно з визначенням парціального тиску, загальний тиск після газової суміші, в свою чергу, є результатом суми всіх парціальних тисків, представлених у газовій суміші.
Сума вдихуваного та видихуваного повітря у відсотках
Приклад:
У вдихуваному повітрі загальний тиск становить 1 бар, що є однаковим з тиском на висоті. Об'ємний відсоток 21% кисню становить 0,21, 78% азоту 0,78 і 1% залишкових газів 0,01. Потім загальний тиск кисню обчислюється наступним чином:
p02 = 1 бар. 0,21 = 0,21 бар
Значення 0,78 бар належним чином випливає для загального тиску азоту.
Вдихуване повітря в тілі нагрівається до приблизно 37 ° C і насичений майже 100% водяною парою. Крім того, кисень спалюється, виділяючи вуглекислий газ. Отже, як показано на фіг. 3, склад видихуваного повітря відрізняється від складу вдихуваного повітря.
Отримайте огляд найважливіших повідомлень електронною поштою
Обробка персональних даних регулюється Політикою конфіденційності та Правилами використання файлів cookie. Будь ласка, ознайомтесь із цими документами перед введенням електронної адреси.