Закони діють під водою, тиск, поведінкою газів, звук

1. Закони діють під водою, гідростатичний тиск, поведінкою газів і рідин в організмі людини під водою,...
2. Гідростатичний тиск під водою.
3. Поведінкою газів і рідин в людському організмі під водою.
4. 1. Перший газовий закон (сума законів Бойля - Маріотта, Гей - Люссака і Шарля): тиск газу обернено...
5. 2. Тиск суміші газів дорівнює сумі парціальних тисків окремих газів, її складових (закон Дальтона).
6. 3. Кількість газу, розчиненого в рідині (наприклад, в крові або морській воді), прямо пропорційно його...
7. Кисень.
8. Азот.
9. Вуглекислий газ.
10. Чадний газ.
11. Плавучість аквалангіста під водою.
12. Температура під водою.
13. Світло і колір під водою.
14. Обман зору під водою.
15. Звук під водою.
16. Схожі статті:

Щоб міцніше запам'ятати нехитрі, але жорсткі правила поведінки під водою при плаванні з аквалангом і автоматично виконувати їх в будь-якій ситуації, треба розуміти механізми впливу навколишнього середовища на організм людини. Всі зовнішні прояви стану організму, його життя і смерть описуються законами фізики. Тому для початку доведеться дещо пригадати з шкільного курсу фізики газів і рідин. Знаєте, хто найстрашніший ворог аквалангіста? Вода!

Закони діють під водою, гідростатичний тиск, поведінкою газів і рідин в організмі людини під водою, плавучість, температура, світло і колір, звук.

У цій старій як світ водолазної жарті є чимала частка істини, оскільки в принципі вода - ворожа людині середовище проживання. Вона має значно більшу щільність, ніж повітря, до якого пристосовані всі наші життєво важливі системи органів. Тому її вплив викликає неприємні, а часто і больові відчуття. Найочевидніше наслідок підвищеної щільності води - потужне гідростатичний тиск, який не можна не відчути, занурюючись на глибину.

Гідростатичний тиск під водою.

Нагадаємо, що тиск залежить від сили, прикладеної до поверхні певної площі. Тому, якщо при тій же силі площа подвоюється, тиск зменшується вдвічі. На поверхні моря людина відчуває тиск повітряного стовпа висотою 150 км. Атмосферний тиск дорівнює за величиною того, яке надає стовпчик ртуті висотою 760 мм або стовпчик прісної води висотою 10,33 метра.

Для простоти розрахунків на практиці за одиницю тиску приймають умовну технічну атмосферу - тиск 10 - метрового водного стовпа. Таким чином, гідростатичний тиск - тобто тиск водяного стовпа - збільшується в морській воді на 1 атм при опусканні на кожен десяток метрів. Сума атмосферного і гідростатичного тисків називається абсолютним тиском. Наприклад, на глибині 30 метрів воно дорівнює Р абс = Р атм + Р гідр = 1 + 3 = 4 атм.

Необхідно враховувати, що морська і прісна вода мають різну щільність. Оскільки всі рекомендації і методики написані для морської води, для річок і озер слід робити поправку на різницю щільності. Гідростатичний тиск прісної води збільшується на 1 атм через кожні 10,3 метра. Наприклад, в озері Байкал на тій же глибині 30 метрів Р абс складе лише 3,9 атм.

Кожен підводник повинен підлаштовувати свою поведінку під зовнішній тиск, знати його величину і чуйно реагувати на його зміни, врівноважуючи внутрішній тиск в порожнинах організму і в спорядженні.

Поведінкою газів і рідин в людському організмі під водою.

Для безпечної підводної діяльності підводникові потрібно постійно підтримувати баланс між зовнішнім і внутрішнім тиском. Його порушення моментально реєструється органами почуттів, проявляючись в больових відчуттях.

Щоб не допустити останніх і не привести власний організм до катастрофи, треба знати і розуміти закони внутрішнього тиску, які визначаються поведінкою газів і рідин в людському організмі. Газові закони Генрі, Шарля, Дальтона, Бойля - Маріотта і Гей - Люссака описують процеси, що визначають багато аспектів плавання з аквалангом під водою.

1. Перший газовий закон (сума законів Бойля - Маріотта, Гей - Люссака і Шарля): тиск газу обернено пропорційно його обсягу і прямо пропорційно температурі.

Для підводника найбільш важливі слідства даного закону такі:

При спуску зі збільшенням гідростатичного тиску обсяг повітря в порожнинах організму і подмасочном просторі зменшується. Тому доводиться компенсувати його, додаючи в ці порожнини деяку кількість повітря.

При підйомі на поверхню зовнішній тиск падає, і об'єм повітря в порожнинах організму і в масці росте. Тому надлишок повітря потрібно своєчасно видаляти. Так, затримка видиху при спливанні призводить до розриву легенів.

При занадто швидкому підйомі мікропухирці газу в крові розростаються в великі бульбашки і блокують кровообіг, викликаючи декомпресійну хвороба. Якщо залишити заповнений під надлишковим тиском акваланг на спекотному сонці, розжарився балон може вибухнути через підвищення тиску стисненого повітря.

2. Тиск суміші газів дорівнює сумі парціальних тисків окремих газів, її складових (закон Дальтона).

Таким чином, парціальний тиск кожного газу пропорційно процентній частці газу в суміші і величиною абсолютного тиску останньої, тобто

де n - процентна частка газу в суміші.

Це положення необхідно для визначення впливу повітря або інший газової суміші на організм людини під водою, оскільки в будь-якому процесі беруть участь конкретні гази, цю суміш складові.

3. Кількість газу, розчиненого в рідині (наприклад, в крові або морській воді), прямо пропорційно його парціальному тиску на поверхню рідини (закон Генрі).

При збільшенні зовнішнього тиску створюється градієнт дифузії газу в рідину, і він надходить в неї до тих пір, поки його парціальний тиск в рідини не зрівняється із зовнішнім. Цей стан називається насиченням. При зниженні зовнішнього тиску створюється перенасичення газу в рідині, і той починає виходити назовні. Іншими словами, ступінь насичення газом рідини прямо залежить від навколишнього тиску.

Положення 2 і 3 дозволяють правильно оцінити вплив кожного газу на організм людини під водою. Адже під підвищеним тиском вони сильніше насичують кров і тканини людини. При досягненні певного парціального тиску газ може викликати досить негативну і навіть смертельну реакцію.

Наприклад, на поверхні моря в тканинах людини розчинено приблизно 1 літр азоту. при зануренні підводник споживає повітря під тиском, що веде до зростання парціального тиску азоту. На глибинах понад 50 метрів воно досягає порогової величини, викликаючи наркотичне сп'яніння, а при спливанні - зменшується, і азот виходить з кровоносної системи через легені.

Розмірковуючи про газові закони, ми маємо на увазі не абстрактні, а цілком реальні гази, що становлять атмосферне повітря: кисень (20,94%), азот (78,09%), вуглекислий газ (0,04%), інертні гази (менше 1 %).

Кисень.

Бере безпосередню участь в окислювальних процесах організму. Споживання газоподібного кисню і виділення вуглекислого газу і є власне функція дихання. При зменшенні його частки в повітрі до 18% (тобто до парціального тиску 0,18 атм) настає кисневе голодування з втратою свідомості і навіть летальним результатом.

При парціальному тиску понад 2,8 атм кисень викликає кисневе отруєння, що нітрохи не краще. Але можете не хвилюватися, адже такий тиск кисню виникає на глибині ... втім, розрахуйте самі, це неважко.

Азот.

Чи не засвоюється тканинами організму, але розчиняється в крові, викликаючи різні неприємності. Неприємність перша: при парціальному тиску в 5-6 атм азот може викликати наркотичне сп'яніння. Неприємність друга: при стрімкому підйомі на поверхню, з швидким падінням зовнішнього тиску, азот повертається в газоподібний стан у вигляді бульбашок, які не встигають виходити через легені і залишаються в тканинах організму. Вони блокують і уповільнюють кровообіг, викликаючи декомпресійну хвороба.

Вуглекислий газ.

Виводиться з організму людини з повітрям, що видихається, де становить 5%. При парціальному тиску 0,03 атм. (Тобто при утриманні 3% в повітрі) викликає отруєння, при 0,1 атм. - втрату свідомості. Якщо балони заряджені чистим повітрям, отруєння нема чого побоюватися навіть на глибинах 50 - 60 метрів, але якщо компресор встановлений в задушливому, погано провітрюваному приміщенні, то вже на середніх глибинах аквалангіст може відчути головний біль.

Використання довгою дихальної трубки, в якій після видиху залишаються «вихлопні» гази з підвищеним вмістом вуглекислого газу, також може привести до легкого отруєння.

Чадний газ.

Потрапляє в повітря з вихлопними газами з двигунів внутрішнього згоряння, навіть у мізерних кількостях (близько 0,05%) викликає втрату свідомості і смерть. Пам'ятайте, що правильний вибір місця для компресора і часу для забивання балонів життєво важливий!

для глибоководних занурень використовуються газові суміші, в яких наркотичний азот повністю або частково замінений газами, що не надають наркотичного впливу: гелієм, воднем і деякими іншими.

Плавучість аквалангіста під водою.

Повертаємося до особливостей водного середовища і їх впливу на життя, здоров'я і душевний спокій аквалангіста. Значна щільність води, особливо морський, створює незвичайну середу, в якій людина може відчути, що таке невагомість. Архімед в крику «Еврика!» Першим висловив те, про що, напевно, здогадувалися і наші прабатьки.

Об'єкт, що знаходиться у воді, значно легше ніж на суші, а втрата його ваги дорівнює вазі рідини, яку він витіснив. Якщо останній більше, ніж вага тіла, об'єкт плаває на поверхні води; якщо менше - тоне. А якщо ж їх вага однаковий, об'єкт знаходиться в підвішеному стані, тобто в стані нейтральної плавучості.

Таким чином, на плавця під водою діють сила тяжіння, що залежить від маси тіла, і сила плавучості, що залежить від його обсягу. Їх рівновагу і визначає положення людини в воді. В середньому, питома вага людського тіла близько одиниці, тобто майже як у прісної води. У чоловіків - трохи більше одиниці, а у жінок - трохи менше.

У прісних водоймах середній чоловік має слабку негативну плавучість, а в море - нейтральну. Підшкірний жировий прошарок у жінок на 25% товще, ніж у чоловіків, і тому навіть найтонші і стрункі жінки мають невелику позитивну плавучість не тільки в морській, але і в прісній воді.

З одного боку, це дуже добре - милі дами ніколи не потонуть, якщо самі не спробують себе втопити. З іншого боку, їм доводиться витрачати додаткові зусилля для занурювання і плавання під водою - архимедова сила постійно виштовхує їх, немов поплавок.

Температура під водою.

Температура тіла живого і здорового людини, яка коливається близько 36,6 градусів, вище температури води. Виникає тепловіддача - потужний потік теплової енергії з організму в навколишнє воду. До речі, у води теплоємність в 4 рази, а теплопровідність в 25 разів вище, ніж у повітря, а, крім того, в природних умовах вода ще й постійно кудись тече або завихряется.

Все це веде до великих тепловтрат організму і переохолодження , Що може закінчитися втратою свідомості і навіть смертю. Тому час перебування людини у воді, навіть в тропически теплою, обмежена. Як правило, температура води поступово знижується з глибиною, досягаючи в глибоководних зонах приблизно 3-4 градусів, а в полярних областях опускається до нуля вже на глибині 30 метрів. Нерідко поверхневі водні маси, прогріті сонечком, в силу різних властивостей відділені від холодних мас чіткої видимою межею - термоклином.

Термоклін у вигляді тонкого (1-2 метри заввишки), мутного шару - явище досить забавне. Іноді трапляється, що голова підводника під водою насолоджується теплом в 10-12 градусів, а пальці ніг німіють в крижаній воді під термоклином. Сезонний термоклин чітко виражений в озері Байкал і наших північних морях.

Іноді водні маси мають мозаїчне розподіл, і тоді холодні і теплі шари чергуються. Для зменшення теплових втрат підводники створюють прошарок повітря або нагрітої води між тілом і навколишнім водою за допомогою захисного спецодягу - гідрокостюма.

Світло і колір під водою.

Відкрийте очі під водою. Що побачили? Лише неясні обриси і тіні. На жаль, наші очі в водному середовищі менш ефективні, ніж на суші. Щоб зрозуміти причину, знову звернемося до фізики - до розділу оптики. Явище рефракції полягає в ламанні і відображенні світлових променів на кордоні двох середовищ з різною щільністю.

У рогівці, кришталику і склоподібному тілі очного яблука промені переломлюються таким чином, що фокусують зображення видимого об'єкта на сітчастої оболонці задньої стінки очного яблука. Сітківка ж, що складається з чутливих клітин - паличок і колбочок, перетворює світлові сигнали в нервові, які проходять по очному нерву в аналізує центр мозку.

Коефіцієнт заломлення сонячних променів у воді приблизно дорівнює такому в очах людини. Тому вони слабкіше переломлюються в рогівці, і зображення предметів фокусуються десь за сітківкою, залишаючи на ній лише неясні образи. Для усунення дефекту уявної далекозорості, використовують маску, яка створює повітряний прошарок між оком і навколишнього водним середовищем.

Тепер промені перед попаданням на око проходять через шар повітря, що повертає ефективність зору. Однак проходять через скляну маску промені переломлюються ще перед рефракцією в очних структурах, спотворюючи дійсність. Всі предмети здаються більшими і ближче приблизно на 25%.

Початківцям підводникам доводиться звикати до постійного обману зору під водою. Світлові промені, що входять в воду, не тільки відображаються і поглинаються, але і частково розсіюються. Чим більше зважених часток у воді, тим сильніше світлове розсіювання і тим гірше видимість під водою.

Так, висока прозорість у відкритому океані обумовлена ​​убогістю планктону і відсутністю органічної донної суспензії. А ось видимість в гирлах річок, води яких несуть в море величезну масу зваженої органіки, близька до нуля. У багатьох морях і озерах прозорість має сезонну динаміку.

Обман зору під водою.

Наприклад, часто можна почути в розмові вираз «вода зацвіла» - це значить, що вона прогрілася до певної температури, і одноклітинні водорості стали бурхливо розмножуватися, створюючи зваж і зменшуючи прозорість.

Розсіювання світлових променів призводить до поступового зниження освітленості з глибиною. Швидкість затемнення залежить від прозорості води. У тропічних морях з хорошою видимістю так світло, що глибину в 40 метрів під водою можна не помітити, якщо не стежити за приладами. У Білому морі сутінки наступають на 20 метрах, а на 40 вже чорно, як у фотокімнаті.

Ми з вами живемо в світі білого світла, який насправді складається з багатьох колірних складових, обумовлених хвилями різної довжини. Вода поглинає їх неоднаково, тому колірний спектр під водою сильно змінюється. Так, у чистій океанській воді червоні промені поглинаються на першому ж метрі, помаранчеві - на п'ятому, а жовтий колір зникає на глибині 10 метрів.

Підводний світ бачиться нам зелено-блакитним. Для того, щоб ваш партнер або страхує краще вас бачив, рекомендується використовувати гідрокостюми та спорядження яскравих забарвлень. Тільки пам'ятайте, що багато кольорів, пестять око отруйної тональністю на землі, у воді втрачають яскравість.

Наприклад, червоний стає темно-фіолетовим вже під поверхнею, а незабаром взагалі перетворюється в чорний. Тому багато предметів легководолазного спорядження пофарбовані жовтим. Смуги на гідрокостюмах, балони багатьох аквалангів, додаткові легеневі автомати.

Звук під водою.

На суші ми нерідко орієнтуємося в просторі по звуках, оскільки розташування їх джерела визначити, як правило, неважко. Підводники під водою, на жаль, цим похвалитися не можуть. Якщо джерело звуку знаходиться над поверхнею води, звукові хвилі відбиваються від неї, не проникаючи на глибину.

Марно щось зверху кричати плавцеві, який вже занурився під воду. Зате у водному середовищі звукові хвилі поширюються у всіх напрямках, а їх швидкість збільшується в 4 рази. Це створює масу незручностей. Наприклад, аквалангіст не зможе визначити по шуму мотора, де і на якій відстані рухається човен.

Випустивши з очей партнера в каламутній воді, можна чути поблизу його дихання і клекіт видихуваних бульбашок з легеневого автомата, але так і не знайти того, хто їх пускає. Клацання і пронизливі крики дельфінів наповнюють собою весь навколишній простір під водою, але самі тварини можуть з'явитися з самої несподіваного боку.

За матеріалами книги «Акваланг і підводне плавання».
Орлов Д.В., Сафонов М.В.

Схожі статті:

• Тактична медицина, парамедицина, надання першої медичної допомоги в умовах бойових дій.
• Кровотеча великої і малої інтенсивності, відкритий пневмоторакс, перша медична допомога.
• Процеси, що відбуваються в організмі людини, дихальна і кровоносна системи, серцево-судинна система людини.
• Основи тактичної і екстремальної медицини, своєчасне надання медичної допомоги.
• Індивідуальні та групові аптечки, приблизний склад і уніфікація медичних аптечок.
• Суцільнометалевий пневматичний пістолет Gletcher TRS 24/7, пристрій, огляд.
• Суцільнометалевий пневматичний пістолет Gletcher TT, пристрій, огляд.