Главна информация. В повечето развити страни все повече хора се занимават с гмуркане със сгъстен въздух. Повечето водолази обаче практикуват спорта само няколко дни в годината, най-вече по време на празниците и често в далечни страни.
23. януари 2004 г. в 16:57 Primar.sme.sk
Главна информация
В повечето развити страни все повече хора се занимават с гмуркане със сгъстен въздух. Повечето водолази обаче се занимават с този спорт само няколко дни в годината, най-вече по време на празниците и често в далечни страни. Следователно уменията и опитът на много водолази често не са много значими. Надяваме се да предоставим на тези хора, но и на опитни водолази важни и интересни данни, както и информация.
При гмуркане със самостоятелен подводен дихателен апарат (SCUBA), водолазът вдишва сгъстен въздух през мундщука (автоматичен кислороден респиратор) при налягане, което съответства на даденото околно налягане = водно налягане плюс атмосферно налягане. Въздушната смес обикновено се вдишва от стоманено или алуминиево устройство, монтирано на гърба на водолаза, с вместимост между 8 l и 12 l. Въздухът се пълни в устройството с помощта на компресор от околния въздух при налягане приблизително. 200 бара.
С такава въздушна смес могат да се постигнат до известна степен безопасно дълбочини до 40 m; въпреки че асоциациите за гмуркане не препоръчват гмуркания над 30 m. Обичайното гмуркане на спортни водолази обикновено отнема около 45 минути и започва на дълбочина между 30 m и 40 m.
За безопасно гмуркане на по-големи дълбочини, напр. при работа под вода, за научни или военни цели, трябва да се използват смеси от кислород и хелий. Следва основно гмуркане със сгъстен въздух. Но дори и свободното гмуркане (гмуркане с апнея) дава думата.
Физически предположения
Налягане
Определено най-важното физическо количество при гмуркане е натискът. Определя се като вертикална проекция на сила върху повърхност:
P = F/A
където: P = налягане (от "налягане") F = сила (от "сила") A = площ (от "площ")
За да се стигне до единицата за налягане, в уравнение 1 се използват специални единици за сила и площ. Например, ако сила от 1 нютон действа перпендикулярно на площ от 1 m 2, получената единица за налягане се нарича паскал (= pa).
1pa = 1 N/1m2
Сто хиляди паскала се нарича един бар:
1bar = 105 pa
Средното въздушно налягане е 1013 бара при надморска височина. В позиции с висока респ. при ниско налягане налягането може частично да варира. За по-голяма простота, ние разглеждаме височинно налягане (= 0 m) с въздушно налягане 1 bar в следните съображения.
Забележка: В медицината налягането, като напр кръвно налягане, все още посочено в милиметри живачен стълб (mm Hg). Тази единица за налягане и налягането в бара са свързани, както следва: 750 mm Hg = 1 бара
съотношения на налягане при различни височини и дълбочини на водата
Въздухът, от друга страна, е силно свиваем. Въздухът има плътност от 1,13 kg на m3 при нормални условия, т.е. при налягане от 1 bar.
На нивото на водата налягането, действащо върху водолаза, е средно около 1 бара. Тъй като 10 m висок воден стълб също произвежда налягане от 1 bar, общото налягане в дълбочина на водата от 10 m е 2 bar = въздушно налягане (1 bar) + налягане от 10 m вода (1 bar). На 20 м дълбочина околното налягане е 3 бара, на 30 м дълбочина 4 бара и на 40 м дълбочина 5 бара.
Тъй като налягането се увеличава с увеличаване на дълбочината на водата, то намалява в атмосфера с нарастваща височина. Тук обаче спадът на налягането не е линеен, както във водата. Както се вижда от ФИГ. 1, въздушното налягане на 4000 м е все още 0,62 бара. Естествено, тази стойност варира в зависимост от състоянието на въздушното налягане и времето. Тази височина е приблизително границата, от която човек, който не е запознат с височината, може да развие височинна болест. Височинна болест е сериозна опасност, тъй като може да доведе, наред с други неща, до белодробен и мозъчен оток и може да бъде фатална. В такива случаи засегнатото лице трябва да бъде дишано с кислород или да бъде доведено до по-ниска надморска височина.
Закон на Бойлов-Мариот
От физиката и химията знаем уравнението на състоянието на газа от Boyle-Martiot. Това гласи: в затворена система, при постоянна температура, резултатът от налягането p и обема V на идеалния газ е постоянен:
стр. V = const.
Внимание
Под идеален газ имаме предвид - несъществуващ - газ, в който газовите молекули нямат обем и не действат върху тях с никакви сили. Въпреки това, при големи обеми при ниска плътност (= ниско налягане) тези условия са наистина добре изпълнени. Отклоненията от въздуха от идеалните газови условия обаче се увеличават с увеличаване на налягането. Всички съображения за гмуркане обаче могат да бъдат извършени с добри резултати, като се използва уравнение 5.
За да изясним уравнение 5, наблюдаваме балон, напомпан с въздух, който има обем от 4 l въздух на водната повърхност при налягане от 1 бара. От нивото на водата трябва да достигне дълбочина на водата 40 m. Тук балонът има обем от само 0,8 л при налягане от 5 бара.
За изясняване на закона на Boyl-Mariott
Трябва да се разбира по следния начин: На водната повърхност резултатът от p. V zo 4 l .1 bar = 4 l. лента. При дълбочина на водата 10 m, резултатът съгласно уравнение 5 също трябва да бъде 4 l. лента:
2 л. 2 бара = 4 л бара
Резултатът е правилно на 20 m, 30 m или 40 m дълбочина все още 4 l. лента, както е обяснено на ФИГ. 2.
Тъй като автоматичният кислороден респиратор на водолаза получава въздух на всяка дълбочина при дадено околно налягане, налягането в тялото и околното налягане = водно налягане + атмосферно налягане на водолаза са все същите.
Частично налягане
Под парциалното налягане (= парциално налягане) на газ в газова смес от 2 или повече различни газа имаме предвид налягането, което би преобладавало, ако премахнем всички останали газове от обема.
Парциалното налягане pp на газовата смес с общото налягане po, което се състои от произволен брой газове с дадени проценти от обемите Vn, се изчислява, както следва:
pp = po. Кръчма
частично налягане = общо налягане. процент от обема на всеки газ
Съгласно дефиницията за парциално налягане, общото налягане след газовата смес от своя страна е резултат от сумата на всички парциални налягания, представени в газовата смес.
Сума на вдишвания и издишания въздух в проценти
Пример:
Във вдишания въздух общото налягане е 1 бара, което е същото като налягането на височина. Обемният процент на 21% кислород е 0,21, 78% азот 0,78 и 1% остатъчни газове 0,01. Тогава общото кислородно налягане се изчислява, както следва:
p02 = 1 бара. 0,21 = 0,21 бара
Стойност от 0,78 бара надлежно следва за общото налягане на азота.
Вдишваният въздух в тялото се нагрява до прибл. 37 ° C и наситен с почти 100% водна пара. Освен това кислородът се изгаря, освобождавайки въглероден диоксид. Следователно, както е показано на фиг. 3, съставът на издишания въздух е различен от състава на вдишания въздух.
Получете преглед на най-важните съобщения по имейл
Обработката на лични данни е предмет на Политиката за поверителност и Правилата за използване на бисквитки. Моля, запознайте се с тези документи, преди да въведете вашия имейл адрес.