Στην κατάδυση η γνώση των βασικών νόμων των αερίων της Φυσικής αποτελεί απαραίτητο εφόδιο για όλους τους αυτοδύτες.
Νόμος του Βοyle Marriot
Σε σταθερή θερμοκρασία η μεταβολή του όγκου (V) ενός αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την απόλυτη πίεση (P) κι η μεταβολή της πυκνότητας του (D) είναι ανάλογη προς αυτή. Θέλοντας να εφαρμόσουμε στην πράξη τα παραπάνω κάνουμε το ακόλουθο πείραμα.
Αν πάρουμε ένα άδειο ποτήρι και το κρατήσουμε ανάποδα με τα χείλη δηλαδή πάνω ακριβώς στην επιφάνεια της θάλασσας, το ποτήρι φυσικά θα εξακολουθήσει να είναι άδειο ενώ η πίεση του αέρα στο εσωτερικό του ποτηριού θα είναι 1.ατμ. Αν βυθίσουμε το ποτήρι με τα χείλη πάντα προς τα κάτω σε βάθος 10μέτρα, θα παρατηρήσουμε ότι θα γεμίσει νερό ως τη μέση. Ο όγκος του αέρα ελλατώνετε στο μισό η πίεση του διπλασιάζεται (2ata), καθώς επίσης διπλασιάζεται κι η πυκνότητα του. Συνεχίζοντας το πείραμα στο βάθος των 20 μέτρων, το νερό θα γεμίσει τα 2/3 του ποτηριού, ο όγκος του αέρα θα μειωθεί κατά 2/3 σε σχέση με την αρχική του κατάσταση στην επιφάνεια κι η πίεση του θα τριπλασιαστεί. Αν τώρα δοκιμάσουμε να φουσκώσουμε ένα μπαλόνι σε βάθος 10 μέτρων, όπου η πίεση είναι 2ata κι ο όγκος του μπαλονιού είναι 1 λίτρο, όταν θα το αφήσουμε να ανέβει οτην επιφάνεια, ο όγκος του θα διπλασιαστεί (2λίτρα), η πίεση του θα υποδιπλασιαστεί (1ata) κι η πυκνότητα του θα μειωθεί επίσης κατά το ήμισυ.
Στην περίπτωση τώρα των αεροφόρων κοιλοτήτων του ανθρωπίνου σώματος δεν υπάρχουν οι ανοχές κι η ελαστικότητα όπως σε ένα ελαστικό, εύκαμπτο μπαλόνι. Έτσι στο ανθρώπινο σώμα η πίεση πρέπει να είναι ίδια σε όλα τα σημεία του και για κανένα λόγο να μην υπάρχει διαφορά πίεσης.
ΠΡΟΣΟΧΗ: Ποτέ δεν κρατάμε την αναπνοή μας στο βυθό κι αναπνέουμε πάντα με κανονικό ρυθμό.
Σε σταθερή θερμοκρασία η μεταβολή του όγκου (V) ενός αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την απόλυτη πίεση (P) κι η μεταβολή της πυκνότητας του (D) είναι ανάλογη προς αυτή. Θέλοντας να εφαρμόσουμε στην πράξη τα παραπάνω κάνουμε το ακόλουθο πείραμα.
Αν πάρουμε ένα άδειο ποτήρι και το κρατήσουμε ανάποδα με τα χείλη δηλαδή πάνω ακριβώς στην επιφάνεια της θάλασσας, το ποτήρι φυσικά θα εξακολουθήσει να είναι άδειο ενώ η πίεση του αέρα στο εσωτερικό του ποτηριού θα είναι 1.ατμ. Αν βυθίσουμε το ποτήρι με τα χείλη πάντα προς τα κάτω σε βάθος 10μέτρα, θα παρατηρήσουμε ότι θα γεμίσει νερό ως τη μέση. Ο όγκος του αέρα ελλατώνετε στο μισό η πίεση του διπλασιάζεται (2ata), καθώς επίσης διπλασιάζεται κι η πυκνότητα του. Συνεχίζοντας το πείραμα στο βάθος των 20 μέτρων, το νερό θα γεμίσει τα 2/3 του ποτηριού, ο όγκος του αέρα θα μειωθεί κατά 2/3 σε σχέση με την αρχική του κατάσταση στην επιφάνεια κι η πίεση του θα τριπλασιαστεί. Αν τώρα δοκιμάσουμε να φουσκώσουμε ένα μπαλόνι σε βάθος 10 μέτρων, όπου η πίεση είναι 2ata κι ο όγκος του μπαλονιού είναι 1 λίτρο, όταν θα το αφήσουμε να ανέβει οτην επιφάνεια, ο όγκος του θα διπλασιαστεί (2λίτρα), η πίεση του θα υποδιπλασιαστεί (1ata) κι η πυκνότητα του θα μειωθεί επίσης κατά το ήμισυ.
Στην περίπτωση τώρα των αεροφόρων κοιλοτήτων του ανθρωπίνου σώματος δεν υπάρχουν οι ανοχές κι η ελαστικότητα όπως σε ένα ελαστικό, εύκαμπτο μπαλόνι. Έτσι στο ανθρώπινο σώμα η πίεση πρέπει να είναι ίδια σε όλα τα σημεία του και για κανένα λόγο να μην υπάρχει διαφορά πίεσης.
ΠΡΟΣΟΧΗ: Ποτέ δεν κρατάμε την αναπνοή μας στο βυθό κι αναπνέουμε πάντα με κανονικό ρυθμό.
http://en.wikipedia.org/wiki/Boyle%27s_law
Νόμος του CHARLES
Η μεταβολή του όγκου ή της πίεσης ενός αερίου, είναι ανάλογη με τη μεταβολή της θερμοκρασίας του.
Δηλαδή αν εγκλωβίσουμε αέρα σε χώρο με μεταβλητά τοιχώματα κι η πίεση του είναι σταθερή, όσο αυξάνει η θερμοκρασία θα αυξάνει και ο όγκος του αερίου. Αν το αέριο βρίσκεται σε χώρο με σταθερά τοιχώματα π.χ. όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του αέρας σε μια φιάλη κατάδυσης θα αυξάνεται κι η πίεση του.
Νόμος του CHARLES
Η μεταβολή του όγκου ή της πίεσης ενός αερίου, είναι ανάλογη με τη μεταβολή της θερμοκρασίας του.
Δηλαδή αν εγκλωβίσουμε αέρα σε χώρο με μεταβλητά τοιχώματα κι η πίεση του είναι σταθερή, όσο αυξάνει η θερμοκρασία θα αυξάνει και ο όγκος του αερίου. Αν το αέριο βρίσκεται σε χώρο με σταθερά τοιχώματα π.χ. όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του αέρας σε μια φιάλη κατάδυσης θα αυξάνεται κι η πίεση του.
http://en.wikipedia.org/wiki/Charles%27s_law
Νόμος του DALTON
Όπως έχουμε αναφέρει ο αέρας είναι ένα μίγμα αερίων, το καθένα από αυτά ασκεί πίεση ίση με την εκατοστιαία αναλογία του. Έτσι η διατύπωση του νόμου του DALTON είναι:
H συνολική πίεση ενός μίγματος αερίων είναι ίση με το άθροισμα των μερικών πιέσεων των αερίων που το αποτελούν.
Παράδειγμα:
P(1)+P(2)+P(3)+...+P(X)=P(Total)
0,79 ata Ν (άζωτο) + 0,209 ata O (οξυγόνο) + 0,001 ata (λοιπά αέρια) = 1 ata (ατμοσφαιρικού αέρα)
79% N + 20,9% O + 0,1% various = 100% air
Νόμος του DALTON
Όπως έχουμε αναφέρει ο αέρας είναι ένα μίγμα αερίων, το καθένα από αυτά ασκεί πίεση ίση με την εκατοστιαία αναλογία του. Έτσι η διατύπωση του νόμου του DALTON είναι:
H συνολική πίεση ενός μίγματος αερίων είναι ίση με το άθροισμα των μερικών πιέσεων των αερίων που το αποτελούν.
Παράδειγμα:
P(1)+P(2)+P(3)+...+P(X)=P(Total)
0,79 ata Ν (άζωτο) + 0,209 ata O (οξυγόνο) + 0,001 ata (λοιπά αέρια) = 1 ata (ατμοσφαιρικού αέρα)
79% N + 20,9% O + 0,1% various = 100% air
http://en.wikipedia.org/wiki/Dalton_law
Νόμος του HENRY
Όταν ένα αέριο έρχεται σε επαφή με ένα υγρό, μία ποσότητα του αερίου θα διαλυθεί μέσα σε αυτό. Η ποσότητα που θα διαλυθεί είναι ανάλογη με την πίεση του αερίου. Η ακριβής διατύπωση του νόμου του HENRY είναι:
Σε σταθερή θερμοκρασία το μέρος του αερίου που θα διαλυθεί σε ένα υγρό είναι σχεδόν ανάλογο προς τη μερική πίεση του αερίου.
Δηλαδή όσο αυξάνει η πίεση του αερίου τόσο περισσότερα μόρια του διαλύονται στο υγρό κι όσο ελαττώνεται η πίεση αυτού τόσο περισσότερα μόρια απελευθερώνονται. Στην περίπτωση της κατάδυσης ο εισπνεόμενος αέρας έρχεται σε επαφή με το αίμα μέσω των κυψελίδων των πνευμόνων, οπότε έχουμε διάλυση ενός μέρους του αναπνευστικού μίγματος μέσα στο αίμα. Η ποσότητα που θα διαλυθεί σε αυτό, εξαρτάται από το βάθος καθώς κι από το χρόνο παραμονής μας.
Νόμος του HENRY
Όταν ένα αέριο έρχεται σε επαφή με ένα υγρό, μία ποσότητα του αερίου θα διαλυθεί μέσα σε αυτό. Η ποσότητα που θα διαλυθεί είναι ανάλογη με την πίεση του αερίου. Η ακριβής διατύπωση του νόμου του HENRY είναι:
Σε σταθερή θερμοκρασία το μέρος του αερίου που θα διαλυθεί σε ένα υγρό είναι σχεδόν ανάλογο προς τη μερική πίεση του αερίου.
Δηλαδή όσο αυξάνει η πίεση του αερίου τόσο περισσότερα μόρια του διαλύονται στο υγρό κι όσο ελαττώνεται η πίεση αυτού τόσο περισσότερα μόρια απελευθερώνονται. Στην περίπτωση της κατάδυσης ο εισπνεόμενος αέρας έρχεται σε επαφή με το αίμα μέσω των κυψελίδων των πνευμόνων, οπότε έχουμε διάλυση ενός μέρους του αναπνευστικού μίγματος μέσα στο αίμα. Η ποσότητα που θα διαλυθεί σε αυτό, εξαρτάται από το βάθος καθώς κι από το χρόνο παραμονής μας.
Νομος του GΑΥ-LUSSAC
Ο νόμος Gay-Lussac (ή νόμος της ισοβαρούς μεταβολής) αναφέρει πως υπό σταθερή πίεση P και για ορισμένη μάζα αερίου, ο όγκος V είναι ανάλογος της απόλυτης θερμοκρασίας T.
Ο νόμος Gay-Lussac (ή νόμος της ισοβαρούς μεταβολής) αναφέρει πως υπό σταθερή πίεση P και για ορισμένη μάζα αερίου, ο όγκος V είναι ανάλογος της απόλυτης θερμοκρασίας T.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου