какое абсолютное давление действует на тело на глубине 20 м пресного водоема
Показатели давления воды на глубине
Глубина оказывает прямое воздействие на давление воды. Между ними прямая зависимость. Данное значение рассчитывается по специальной формуле. На различных участках глубоководья указанная величина заметно отличается.
Рассмотрим в статье особенности расчет и составляющие формулы, а также отличается ли давление на участках с разной глубиной.
Влияние глубины
Чем глубже происходит погружение в водную толщу, тем больше становится ее сила. Глубина прямо влияет на увеличение давление. Это значение возрастает пропорционально.
Чем глубже, тем больше плотность водной толщи. С каждым последующим опусканием тела возникает все большая разница между внешним и внутренним водным давлением.
На поверхности действует атмосферное давление. При опускании в воду помимо него тела начинают испытывать еще и гидростатическое сдавливание.
Даже на мелководье на тело оказывается суммарное влияние, состоящее из атмосферного и гидростатического. При нырянии внешнее воздействие на тело возрастает. Возникает разница из-за увеличения плотности среды.
Зависимость двух физических показателей
С каждым последующим опусканием на 10 м воздействие становится больше на 1 атмосферу. Уже при погружении на 100 метров тела испытывают давление, соизмеримое с тем, что создается в паровом котле.
С погружением общее давление как на человека, так и на любой другой объект, возрастает. На 10 м оно становится больше вдвое.
Прирост давления на глубоководье неодинаков:
В воде помимо атмосферного давления возникает еще гидростатический прессинг. Он также называется избыточным. При нахождении в воде любой объект будет испытывать уже сумму двух давлений: атмосферного и избыточного.
Зависимость двух величин напрямую прослеживается при изучении состояния человека, находящегося в условиях глубоководья. Если поместить человека в глубоководную среду, то он не сможет сделать полноценный вдох.
Возникшая разница между двумя давлениями, одно из которых оказывается на грудную клетку водой, а второе воздухом, что создается в легких, не позволит человеку нормально дышать. При большем погружении грудная клетка разорвется.
Формула для расчета
Данный показатель повышается пропорционально погружению. Он рассчитывается по специальной формуле:
Формула является выражением закона Паскаля. По ней высчитывается значение гидростатического прессинга. Он напрямую зависит от высоты водного столба.
Произведение плотности (p) и ускорения (g) приблизительно равняется 0,1 атм. С каждым метром опускания на дно воздействие в водной среде повышается на 0,1 атм. Данное правило подтверждает тот факт, что чем глубже происходит опускание в толщу, тем выше становится показатель воздействия.
Сколько составляет на различных глубоководных участках?
Если какой-либо объект поместить в воду на один метр, то он будет испытывать на себе силу, равную 0,1 атм.
Предмет, погруженный на 2 м, уже станет испытывать прессинг величиной около 0,2.
С каждым последующим метром показатель будет возрастать на 0,1 атм. При 5 м значение равняется 0,5. При 10 оно будет уже равняться 1. Более точное число равняется 0,97 атмосферы.
На глубоководье водная толща становится сжатой. Ее плотность увеличивается. Уже на 100 м сила будет практически равняться 10. Более точное число составляет 9,7.
На глубинном участке в 1 км водная среда будет сдавливать находящиеся в ней объекты примерно со значением в 97 атм. Поскольку при 100 м величина равна 9,7, то на 1000 м она увеличивается в 10 раз.
Изменение показателя на разных глубоководных участках представлено в таблице.
| Глубина, на которую объект погружается в воду, в метрах | Давление в атмосферах. |
| 1 | 0,10 |
| 2 | 0,19 |
| 3 | 0,29 |
| 4 | 0,39 |
| 5 | 0,49 |
| 10 | 0,97 |
| 15 | 1,46 |
| 25 | 2,43 |
| 50 | 4,85 |
| 100 | 9,70 |
| 200 | 19,40 |
| 250 | 24,25 |
| 500 | 48,50 |
| 1000 | 97 |
При первых 10 метрах прирост невысокий и составляет 0,1 атмосферы. Дальше его показатель увеличивается.
Заключение
Глубина влияет на давление воды. С каждым метром движения объекта вглубь его показатель увеличивается на 0,1 атм. Уже на 10 м сдавливающая сила воды составляет почти 1 атмосферу. Зависимость обеих величин обусловлена плотностью воды, которая возрастает по мере движения тела в ней на дно.
Также на глубоководье происходит увеличение внешнего силового воздействия на объект. Если на поверхности тела испытывают воздействие только атмосферного давления, то в воде помимо него на них еще оказывается и гидростатическое.
При этом прирост воздействия на разных глубинных участках неодинаков. Особенно он высок при первых 10 м погружения. Дальше он начинает довольно быстро снижаться.
Давление жидкости на глубине h равно : p = ρ(ро) * h * g = 1000кг / м3 * 20м * 9, 8м / с2 = = 196000Па = 196кПа.
На какой глубине давление воды будет равно 700 кПа?
На какой глубине давление воды будет равно 700 кПа?
Плотность пресной воды 1000 кг / м3.
Чему равно давление на дне водоема глубиной 10 метров при нормальном атмосферном давлении?
Чему равно давление на дне водоема глубиной 10 метров при нормальном атмосферном давлении?
На какой глубине давление в пресной воде в три раза больше атмосферного, которое равно 765 мм рт?
На какой глубине давление в пресной воде в три раза больше атмосферного, которое равно 765 мм рт.
Каково давление на человека, погруженного в пресную воду на глубину 6 м?
Каково давление на человека, погруженного в пресную воду на глубину 6 м?
На какой глубине в водоеме давление воды будет в 10 раз больше атмосферного (105 Па)?
На какой глубине в водоеме давление воды будет в 10 раз больше атмосферного (105 Па)?
На какой глубине давление пресной воды равно 412кПа?
На какой глубине давление пресной воды равно 412кПа?
Гидростатическое давление на дно водоема равно 6000 Па?
Гидростатическое давление на дно водоема равно 6000 Па.
Определите глубину водоема H, если плотность воды 1 г / см3.
Ответ дать с точностью до сотых, считать g = 9.
Как определить давление жидкости на глубине?
Как определить давление жидкости на глубине.
Решение задачи по физике определите давление возникающие на глубине 20м в пресном водоеме p = 1000 кг / м3?
Решение задачи по физике определите давление возникающие на глубине 20м в пресном водоеме p = 1000 кг / м3.
По какой причине возникает давление на глубине?
По какой причине возникает давление на глубине?
1 / d + 1 / f = 1 / Ff = F * d / F + d = 245 * 250 / 245 + 250 = 123, 7 см.
1) По готовой формуле : h = V0 ^ 2 / 2 * g V0 = sqrt(2 * g * h) = sqrt(2 * 10 * 3, 2) = 8 м / с 2) с выводом, используя закон сохранения энергии : m * V0 ^ 2 / 2 = m * g * h V0 = sqrt(2 * g * h) = 8 м / с.
Увеличится в 8 раз потому что C = E * Eo * S / d.
4 останется в прежнем положении Т. К. разноименные полюса притягиваются. PS Случайно 2 задачу прочитал, там оба утверждения верны.
Давление жидкости на глубине h равно : p = ρ(ро) * h * g = 1000кг / м3 * 20м * 9, 8м / с2 = = 196000Па = 196кПа.
На какой глубине давление воды будет равно 700 кПа?
На какой глубине давление воды будет равно 700 кПа?
Плотность пресной воды 1000 кг / м3.
Чему равно давление на дне водоема глубиной 10 метров при нормальном атмосферном давлении?
Чему равно давление на дне водоема глубиной 10 метров при нормальном атмосферном давлении?
На какой глубине давление в пресной воде в три раза больше атмосферного, которое равно 765 мм рт?
На какой глубине давление в пресной воде в три раза больше атмосферного, которое равно 765 мм рт.
Каково давление на человека, погруженного в пресную воду на глубину 6 м?
Каково давление на человека, погруженного в пресную воду на глубину 6 м?
На какой глубине в водоеме давление воды будет в 10 раз больше атмосферного (105 Па)?
На какой глубине в водоеме давление воды будет в 10 раз больше атмосферного (105 Па)?
На какой глубине давление пресной воды равно 412кПа?
На какой глубине давление пресной воды равно 412кПа?
Гидростатическое давление на дно водоема равно 6000 Па?
Гидростатическое давление на дно водоема равно 6000 Па.
Определите глубину водоема H, если плотность воды 1 г / см3.
Ответ дать с точностью до сотых, считать g = 9.
Как определить давление жидкости на глубине?
Как определить давление жидкости на глубине.
Решение задачи по физике определите давление возникающие на глубине 20м в пресном водоеме p = 1000 кг / м3?
Решение задачи по физике определите давление возникающие на глубине 20м в пресном водоеме p = 1000 кг / м3.
По какой причине возникает давление на глубине?
По какой причине возникает давление на глубине?
1 / d + 1 / f = 1 / Ff = F * d / F + d = 245 * 250 / 245 + 250 = 123, 7 см.
1) По готовой формуле : h = V0 ^ 2 / 2 * g V0 = sqrt(2 * g * h) = sqrt(2 * 10 * 3, 2) = 8 м / с 2) с выводом, используя закон сохранения энергии : m * V0 ^ 2 / 2 = m * g * h V0 = sqrt(2 * g * h) = 8 м / с.
Увеличится в 8 раз потому что C = E * Eo * S / d.
4 останется в прежнем положении Т. К. разноименные полюса притягиваются. PS Случайно 2 задачу прочитал, там оба утверждения верны.
Какое абсолютное давление действует на тело на глубине 20 м пресного водоема
Пребывание человека под водой в непривычной для него среде имеет существенные особенности. Погружаясь в воду, человек кроме атмосферного давления воздуха, которое действует на поверхность воды, дополнительно испытывает гидростатическое (избыточное) давление.
Кровообращение под водой в силу неравномерного гидростатического давления на различные участки тела имеет свои особенности. Например, при вертикальном положении человека среднего роста ( 170 см) в воде независимо от глубины погружения его стопы будут испытывать гидростатическое давление на 0,17 кгс/см (17 кПа) больше, чем голова. К верхним областям тела, где давление меньше, кровь приливает (полнокровие), от нижних областей тела, где давление больше, отливает (частичное обескровливание, ноги мерзнут сильнее). Такое перераспределение тока крови несколько увеличивает нагрузку на сердце, которому приходится преодолевать большее сопротивление движению крови по сосудам.
Дыхание
В нормальных условиях при каждом вдохе-выдохе в легких обменивается не более всего находящегося в них воздуха. Альвеолярный воздух имеет постоянный состав и в отличии от атмосферного содержит 14% кислорода, 5,6% углекислого газа и 6,2% водяных паров.
Часть воздуха заполняет дыхательные пути организма (трахеи, бронхи) и не участвует в процессе газообмена. При выходе этот воздух удаляется, не достигнув альвеол. При входе в альвеолы вначале поступает воздух, который остался в дыхательных путях после выдоха (обедненный кислородом, с повышенным содержанием углекислого газа и водяных паров), а затем свежий воздух.
Объем дыхательных путей организма, в которых воздух увлажняется и согревается, но не участвует в газообмене, составляет примерно 0.175 литра.
При плавании с дыхательным аппаратом (дыхательной трубкой) общий объем дыхательных путей (организма и аппарата) увеличивается почти в два раза. При этом вентиляция альвеол ухудшается и снижается работоспособность.
При усилении легочной вентиляции, в результате увеличивается скорость потока воздуха в дыхательных путях организма и аппарата (дыхательной трубки). При этом пропорционально квадрату скорости потока воздуха возрастает сопротивление дыханию. С увеличением плотности сжатого воздуха соответственно глубине погружения сопротивление дыханию также возрастает.
Растягивая по времени фазу вдоха и выдоха, можно уменьшить скорость потока воздуха в дыхательных путях. Это приводит к некоторому снижению легочной вентиляции, но в то же время заметно уменьшает сопротивление дыханию.
Плавучесть
Ориентирование
При попадании в слуховой проход холодной воды вследствие раздражения вестибулярного аппарата у пловца появляется головокружение, затрудняется определение направления и ошибка часто достигает 180 град..
Для ориентирования под водой пловец вынужден использовать внешние факторы, сигнализирующие о положении тела в пространстве: движение пузырьков выдыхаемого воздуха из аппарата, буйки и т.п.
Температурный баланс
Охлаждение организма в воде протекает интенсивней, чем на воздухе. Теплопроводность воды в 25 раз, а теплоемкость в 4 раза больше, чем воздуха. Если на воздухе при 4 град человек может без опасности для своего здоровья находиться в течении 6 ч и при этом температура тела у него не понижается, то в воде при такой же температуре незакаленный человек без защитной одежды в большинстве случаев погибает от переохлаждения уже спустя 30..60 мин. Охлаждение организма усиливается с понижением температуры воды и при наличии течения.
Воздух, непосредственно соприкасающийся с кожей, быстро нагревается и фактически имеет более высокую температуру, чем окружающий. Даже ветер не может удалить с кожи этот слой теплого воздуха. В воде с ее большей удельной теплоемкостью и большей теплопроводностью слой, прилегающий к телу, не успевает нагреваться и легко вытесняется холодной водой. Поэтому температура поверхности тела в воде понижается интенсивней, чем на воздухе.
Вследствие интенсивного охлаждения и обжатия гидростатическим давлением кожная чувствительность в воде понижается, болевые ощущения притупляются, поэтому могут остаться незамеченными небольшие порезы и даже раны.
Слышимость
Слышимость в воде ухудшается, так как звуки под водой воспринимаются преимущественно путем костной проводимости, которая на 40% ниже воздушный. Дальность слышимости при костной проводимости зависит от тональности звука: чем выше тон, тем лучше слышен звук.
Звук в воде распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в атмосфере, поэтому под водой сигнал от источника звука, расположенного сбоку, поступает в оба уха почти одновременно, разница составляет менее 0,00001 с. Столь незначительная разница во времени поступления сигнала недостаточно хорошо дифференцируется, и четкого пространственного восприятия звука не происходит. Следовательно, установить направление на источник звука под водой человеку трудно.
Видимость
Видимость в воде зависит от количества и состава растворенных в ней веществ, взвешенных частиц, которые рассеивают световые лучи. Глубина проникновения света в толщу воды зависит от угла падения лучей и состояния водной поверхности.
Зрение под водой имеет свой особенности. Вода обладает примерно такой же преломляющей способностью, как и оптическая система глаза. Если пловец погружается без маски, то острота зрения ухудшается в 100..200 раз, а поле зрения уменьшается, изображение предметов получается неясным, расплывчатым, и человек становится как бы дальнозоркий.
При погружении пловца-подводника в маске изображение предметов несколько ближе и выше его действительного местоположения. Сами же предметы кажутся под водой значительно больше, чем в действительности.
Влияние на организм парциального давления газов
Газы, входящие в состав воздуха для дыхания, оказывают влияние на организм человека в зависимости от величины парциального (частичного) давления, то есть давления газа в объеме если удалить все другие компоненты газовой смеси:
Насыщение организма газами. Пребывание под повышенным давлением влечет за собой насыщение организма газами, которые растворяются в тканях и органах.
Влияние на организм задержки дыхания при нырянии
В воде во время ныряния потребность сделать вдох некоторое время не ощущается. Это происходит до тех пор, пока парциальное давление углекислого газа в крови не достигнет величины, необходимой для возбуждения дыхательного центра. Но и в этом случае усилием воли можно подавить потребность сделать вдох и остаться под водой. При продолжительном воздействии углекислого газа на дыхательный центр его чувствительность сделать вдох в дальнейшем притупляется.
Физические основы и физиологические особенности пребывания человека под водой
Воздушная среда и ее свойства. Парциальное давление газов
В процессе эволюционного развития человеческий организм совершенствовался и приспособлялся к существованию в воздушной среде. Нормальная жизнедеятельность всех органов и тканей человека зависит от газового состава воздуха, атмосферного давления, температуры, влажности и других факторов внешней среды. Значительные изменения этих факторов могут вызывать существенные нарушения в организме. Окружающий нас атмосферный воздух является дыхательной газовой смесью имеющей следующий постоянный состав: азота – около 78% (по объему), кислорода – около 21%, углекислого газа – около 0,03%. Кроме этих газов, в состав атмосферного воздуха входит целый ряд других газов (аргон, гелий, неон, криптон, ксенон и др.), но практического влияния на организм водолазов и подводников эти газы не оказывают, т. к. находятся в воздухе в ничтожно малых количествах. В атмосферном воздухе присутствуют также водяные пары (до 4% по объему). Высокая влажность воздуха может вызывать у человека нарушение нормальных процессов выделения и поглощения тепла. Вся масса атмосферного воздуха своим весом давит на поверхность земли и находящиеся на ней предметы и человека с силой, уравновешиваемой столбом ртути в 760 мм на уровне моря, на широте 45° при 0° С. Эта величина, принятая за единицу давления, называется физической атмосферой и обозначается атм (атм = 760 мм рт. ст. или 10,33 м вод.ст., что соответствует 1,033 кгс/см). Атмосферное (барометрическое) давление, равное 1 атм, нормальным. В технике и водолазном деле за единицу давления принимают давление в 1 кгс/см. Эта единица называется технической атмосферой и обозначается ат (1 ат = 1кгс/см2, что соответствует 10 м вод.ст. или 735,6 мм рт.ст., или 0,968 атм). Поверхность тела человека составляет 1,5…2 м 2. Следовательно, сила, с которой атмосферный воздух давит на тело человека, составляет 15…20 тс. Однако человек этого не ощущает, т. к. его тело состоит из 65% жидких и 35% твердых веществ, практически не сжимаемых. Кроме того, газ, растворяясь в организме, а также сжимаясь в воздухоносных полостях, создает противодавление, равное давлению. Если выкачивать воздух из воздухоносных полостей, человек сразу ощутит всю тяжесть столба воздуха. Тело водолаза или подводника, находящегося в воде, испытывает дополнительное давление от веса столба воды. На каждые 10 м погружения в воду тело испытывает дополнительное давление в 1 ат. Оно называется избыточным и обозначается ати. Сумма избыточного и атмосферного давлений называется абсолютным давлением и обозначается ата. Например, на глубине 20 м на водолаза будет действовать абсолютное давление, равное 3 ата (2 ати за счет давления столба воды и 1 ат за счет давления воздуха). В водолазной практике давление определяют водолазными манометрами, которые всегда показывают величину избыточного давления. Однако необходимо принять во внимание величину абсолютного давления, т. к. абсолютное давление является определяющим при возникновении тех или иных нарушений в нашем организме. Для того чтобы водолаз или подводник не ощущал повышенного давления при спусках под воду, необходимо для дыхания применять воздух, сжатый до окружающего давления, который, проникая во все полости и ткани организма, будет уравновешивать внешнее давление. Равенство внешнего и внутреннего давлений – основное условие спусков под воду. Его необходимо строго соблюдать. Газы характеризуются следующими величинами: массой, занимаемым объемом, давлением и температурой. Все эти величины взаимосвязаны и взаимозависимы: при изменении одной из них меняются все остальные. Обратно пропорциональная зависимость между объемом газа и давлением при неизменной температуре устанавливается законом P1V1 = P2V2, где P1 и P2 – начальное и конечное давление газа, ат; V1 и V2 – начальный и конечный объемы газа, л (или м3). Из этого закона следует, что при увеличении давления объем будет уменьшаться. Пользуясь этим выражением, можно определить запас воздуха, находящегося в баллонах дыхательного аппарата. Например, в двух баллонах, емкостью по 1 л каждый, под давлением 200 ат находится
приведенного к нормальному давлению воздуха. При одном и том же давлении повышение температуры газа приводит к увеличению его объема: «Объем данной массы газа при постоянном давлении прямо пропорционален температуре» (закон Такая же зависимость существует между давлением газа и его температурой при постоянном объеме (закон Шарля).Эти соотношения можно выразить формулами:
где: V1 и V2 – начальный и конечный объем газов при постоянном давлении, л; t1 и t2 – начальная и конечная температура газа, °С; P1 и P2 – начальное и конечное давление газов при постоянном объеме, ат. Из данных формул видно, что в случае повышения или понижения окружающей температуры объем газа будет меняться, а при неизменном объеме будет повышаться или понижаться давление газа в сосуде. Поправку на температуру, т. е. повышение или понижение давления в баллонах в зависимости от температуры, водолазы учитывают при подводных погружениях. ПРИМЕР. При температуре 27°С давление газа в баллоне равно 200 ат. Каким будет давление газа при погружении под воду, если температура воды 10°С? По формуле находим:
Температурный фактор имеет существенное значение при хранении газа в баллонах: баллоны с газом под давлением нельзя хранить вблизи отопительных приборов и под воздействием солнечных лучей, так как давление может повыситься до величин, превышающих допустимые. Если между газами нет химического взаимодействия, то они относятся друг к другу индифферентно и смешиваются во всех пропорциях. Каждый из них распространяется по объему так, как если бы других газов совершенно не было. Этим пользуются в водолазном деле при приготовлении дыхательных газовых смесей, применяемых при глубоководных спусках. Влияние на организм оказывают не столько процентное газа в газовой смеси, сколько его парциальное давление, т. е. давление, создаваемое каждым газом в отдельности. При изменении окружающего давления процентное соотношение газов в составе газовой смеси не меняется, а изменяется их парциальное давление. Парциальное давление газа зависит от общего (абсолютного) давления смеси газов и процентного содержания газа по объему в смеси. Оно определяется по формуле:
где а – процентное содержание газа в газовой смеси; Р – общее давление газовой смеси; ρ – парциальное давление газа. Парциальное давление газа может быть выражено в мм рт.ст., мм вод.ст., в ата или в кПа. Парциальное давление газов атмосферного воздуха равно:
около 8 мм рт.ст. приходится на долю инертных газов. Зная парциальное давление газа и его процентное содержание, всегда можно найти общее давление газовой смеси и, наоборот, зная давление и процентное содержание газа в смеси, можно рассчитать парциальное давление.
Водная среда и ее свойства.
Влияние водной среды на организм Организм человека приспособлен к существованию в воздушной среде. Пребывание человека под водой необычно, т. к. вода по своим физическим свойствам значительно отличается от воздуха: в ней нет газообразного кислорода, она значительно тяжелее и плотнее воздуха, имеет большую теплоемкость и высокую теплопроводность. Эти особенности создают специфические условия при погружениях под воду. Вода в 775 раз плотнее, а следовательно, и тяжелее воздуха. Если на поверхности Земли человек испытывает давление, равное 1 кгс/см 2, то на глубине всего лишь 10 м давление удвоится и будет равным 2 кгс/cм 2. Тело, погруженное в воду, теряет в весе столько, сколько весит вытесненный им объем воды (закон Архимеда). Вес тела человека обычно незначительно больше веса объема вытесняемой им воды. Человек весом 80 кг вытесняет при погружении 78…79 л воды и, таким образом, в воде тело человека обладает отрицательной плавучестью, равной 1…1,5 кгс. Как правило, человек, не умеющий плавать, не удерживается на поверхности воды. Объем водолаза, одетого в водолазное снаряжение, увеличивается на 30…60 л (в зависимости от типа водолазного снаряжения), и следовательно, водолаз будет иметь большую положительную плавучесть. Для компенсации (погашения) этой плавучести используют свинцовые или чугунные грузы (2 груза по 16…18 кг каждый). При этом отрицательная плавучесть водолаза, одетого в снаряжение, в воде колеблется от 5 до 10 кгс. Подводник, одетый в изолирующее снаряжение, при выходе из апл не имеет грузов. Положительная плавучесть его составляет 7…8 кгс. Это обеспечивает лучшие условия для выхода из затонувшей подводной лодки как по специальному концу от пл до поверхности, так и при свободном всплытии, а также обеспечивает возможность удерживаться на плаву после выхода на поверхность до подхода спасательных средств. Кроме силы тяжести и силы плавучести на водолаза действуют гидродинамические силы, обусловленные течением воды, и различные механические силы. Однако основными силами, определяющими положение водолаза, находящегося в воде, являются сила тяжести и сила плавучести. Они определяют способность водолаза сохранять в воде необходимое положение и легко возвращаться к нему при наклоне в любую сторону. При работе под водой водолазу приходится принимать самые разнообразные положения: вертикальное, на коленях, на боку, на спине или животе. Во всех случаях водолаз старается придать своему телу наиболее устойчивое и удобное для выполнения работы положение. Способность удерживаться в воде в удобном положении называется остойчивостью водолаза. Чтобы достичь остойчивого положения, нужно грузы и аппарат для дыхания расположить на теле так, чтобы центр тяжести был ниже центра плавучести на одной вертикальной линии (см. рис. 6).
Положение водолаза под водой: А – неостойчивое; Б – остойчивое; ЦП – центр плавучести – точка приложения силы плавучести; ЦТ – центр тяжести – точка приложения силы тяжести
Если грузы расположить иначе, водолазу в воде будет трудно удерживать равновесие и передвигаться по грунту. В случае, когда под водолазным костюмом воздух скопится около нижней части туловища или ног, водолаза может перевернуть вверх ногами и выбросить на поверхность. Поэтому перед погружением под воду или перед выходом из апл в специальных костюмах необходимо тщательно удалить воздух костюма через специальные клапаны. Для достижения положительной расчетной плавучести подводника и во избежание переворачивания в спасательный гидрокомбинезон подводника вставляются металлические стельки. Это обеспечивает вертикальное положение подводника при всплытии. Под водой подводник испытывает разность давлений на нижние и верхние участки тела. Эта разность тем больше, чем выше рост водолаза. Нижние конечности обжимаются сильнее и, следовательно, хуже снабжаются кровью и больше подвергаются переохлаждению. Отток крови от верхних участков тела уменьшается, кровеносные сосуды переполняются кровью, что приводит в некоторых случаях к носовым кровотечениям. Теплоемкость воды в четыре раза больше теплоемкости воздуха, а теплопроводность в 25 раз больше. В холодной воде это ведет к переохлаждению водолаза. Для предупреждения тяжелых последствий время пребывания под водой человека без одежды ограничивается (см. табл. 15).
Пребывание в воде недопустимо
Если время пребывания в воде превышает приведенные в табл. 15 сроки, это влечет за собой появление «гусиной кожи», мышечной дрожи, синюшности, мышечных болей, затем наступает окоченение мышц, потеря голоса, появляется икота, и человек теряет сознание. При температуре воды ниже 18°С погружение без гидрокомбинезона недопустимо. При температуре воды 12.°С следует одевать шерстяное водолазное белье и гидрокомбинезон. Освещенность предметов под водой зависит от толщины слоя воды, от высоты стояния солнца и угла падения солнечных лучей, а также от рассеивания света растворенными в воде веществами и взвешенными частицами, т. е. от прозрачности воды. Прозрачность воды определяется с помощью стандартного диска диаметром 30 см, который погружается до пределов его видимости. О прозрачности воды морей и океанов можно судить по данным табл. 16.
Атлантический океан (тропики)
Биологическое действие газов на организм человека при повышенном давлении
Насыщение и рассыщение организма человека индифферентными газами. Действие повышенного давления на организм.
Известно, что всякий газ, приведенный в соприкосновение с жидкостью, будет растворяться в ней. При данной температуре растворимость газов прямо пропорциональна давлению. Растворение газа в жидкости будет происходить до тех пор, пока давление газа в жидкости не сравняется с давлением его над жидкостью. Если в жидкости растворяется одновременно несколько газов, то растворение каждого из них происходит независимо друг от друга. В этом случае каждый газ растворяется пропорционально величине его парциального давления в данной газовой смеси. Растворимость газов зависит также от химической природы газа, его температуры и от самого растворителя. Например, в масле и в воде газы растворяются Однако объем растворенного газа не зависит от давления, т. к. по закону объем газа обратно пропорционален его давлению. Отсюда следует, что объем газа, растворенного в крови, будет одинаков, независимо от того, дышит человек воздухом под давлением в 1 атм или 3 ата. Весовое же количество растворенного газа будет изменяться. При погружении водолаза на глубину 20 м он будет испытывать давление в 3 ата. Объем растворенного в организме газа сразу уменьшится. Этот дефицит газа будет пополняться из крови, а в крови – из легких. Подобный переход газа продолжается до тех пор, пока не установится начальный объем насыщения. В этот момент общий вес растворенного газа будет в три раза больше, чем при дыхании на поверхности. При нормальном атмосферном давлении кислород, растворен-ный в крови, быстро усваивается тканями, углекислого газа растворяется мало. В тканях растворяется большое количество азота. В организме человека, вес которого 70 кг, постоянно растворено около 1 л азота. При повышении давления (например, при спуске под воду на значительную глубину) в тканях организма растворяется дополнительное количество азота. В случае относительно короткого пребывания под давлением ткани не успевают полностью насытиться азотом. В покое насыщение идет медленно, при физической работе – быстрее. Насыщение зависит также от температуры воды и физических свойств организма водолаза. При длительном пребывании под повышенным давлением, особенно при высоких давлениях (более 5…6 ат), в организме растворяется значительное количество азота. Этот процесс называется насыщением. Если окружающее давление постепенно уменьшать, то растворенный газ будет выделяться из организма, т. е. произойдет рассыщение организма от избыточного растворенного газа. Газ при этом удаляется за счет диффузии через легкие с выдыхаемым воздухом. В легких парциальное давление кислорода высокое (105 мм рт.ст.), а в венозной крови, поступающей в легкие, – низкое (37 мм рт.ст.). Кислород свободно переходит из альвеол в кровь вследствие разности парциальных давлений. Зато парциальное давление углекислого газа в крови выше (48 мм рт. ст.), чем в альвеолярном воздухе, где оно составляет 41,8 мм рт. ст. Углекислый газ вследствие этого покидает кровь и переходит в альвеолы. Из альвеол он легко удаляется во время выхода. Проникающая способность углекислого газа очень высокая. Она в 10 раз больше, чем проникающая способность кислорода. В тканях организма, вследствие разности парциальных давлений, кислород из крови поступает к клеткам, а кровь насыщается углекислым газом – конечным продуктом обмена веществ. Находясь на поверхности земли, человек испытывает практически одинаковое давление воздуха на все участки тела. При погружении в воду давление воды на участки тела будет различным. Для человека среднего роста (170 см) разность давлений столба воды на верхние и нижние участки тела составит около 130 мм рт.ст. Отток крови из участков, лежащих выше сердца, будет затруднен; от нижних конечностей кровь будет оттекать легко, т. к. давление столба воды будет выжимать кровь по направлению к сердцу. Нагрузка на сердце увеличивается, поэтому погружения под воду разрешаются только людям со здоровым сердцем. Не весь воздух, попадающий в дыхательные пути, участвует в процессе газообмена между легкими и кровью. В дыхательных путях воздух очищается, нагревается и увлажняется, но непосредственного газообмена в дыхательных путях не происходит. Это так называемый физиологический объем вредного пространства. Для каждого человека он постоянен и равен 140 см 3. Если спуски под воду производятся в снаряжении, то к физиологическому вредному пространству добавляется аппаратный объем вредного пространства. В современных аппаратах он снижен до минимума. Дыхательные пути человека создают определенное сопротивление току воздуха. У здорового человека эта величина столь мала, что практически не учитывается. С ростом давления увеличивается плотность воздуха и сопротивление дыханию. Например, на глубине 20 м сопротивление дыханию увеличивается вдвое. У нетренированных людей длительное пребывание под водой вызывает утомление грудных мышц. Сопротивление дыханию создает и сам дыхательный аппарат. Нормально отрегулированный дыхательный аппарат имеет сопротивление 20…50 мм вод. ст. При повышенном давлении физиологические функции изменяются: дыхание становится реже. Это объясняется тем, что парциальное давление кислорода высокое, поэтому необходимости в усиленной его транспортировке нет. В организме человека имеется ряд полостей (система среднего уха и околоносовые пазухи), которые содержат воздух и соединяются с атмосферой с помощью каналов. Если эти каналы проходимы, то при повышении окружающего давления в этих воздухоносных полостях также создается давление, равное окружающему давлению. Водолаз или подводник при этом никаких неприятных ощущений не испытывает и могут легко, в течение 2…3 мин, осуществить переход от атмосферного давления до давления 7…8 ат. Если каналы, соединяющие воздухоносные полости с атмосферой, непроходимы, давления в воздухоносных полостях не создается. Наступает одностороннее смещение тканей, вследствие чего появляются сильные боли в ушах и надбровных дугах. Аналогичную картину можно наблюдать, если полость больного зуба неправильно запломбирована: под пломбой остается полость, не соединяющаяся с атмосферой. При повышении давления в этом случае также происходит одностороннее смещение тканей и появляется сильная зубная боль. При остром насморке каналы, соединяющие воздухоносные полости с атмосферой, воспаляются и становятся труднопроходимыми. Погружаться под воду при остром насморке не следует. После перенесенных гриппа, ангины, катара верхних дыхательных путей наблюдается частичная непроходимость каналов, соединяющих воздухоносные полости с атмосферой. При погружении под воду у лиц, имеющих частичную непроходимость каналов, может появиться «надавливание» на ухо или околоносовые пазухи. Устраняется это выравниванием давления в воздухоносных полостях с окружающим давлением. Для этого необходимо глотать слюну или воздух, смещать вбок выдвинутую вперед нижнюю челюсть, энергично делать выдох при закрытом рте и зажатом носе. Если это не помогает, нужно подняться на 1,5…2 м и снова попытаться выравнить давление. Если это не удается, следует выйти на поверхность. Пребывание в атмосфере повышенного давления сопровождается ослаблением слуха. Хорошо известно также, что голос под повышенным давлением резко изменяется. Он приобретает носовой оттенок, т. к. изменяется давление в воздухоносных полостях носоглотки. Это следует учитывать при отдаче приказаний в аварийных отсеках пл под повышенным давлением и особенно при включении на дыхание в изолирующие дыхательные аппараты. Команды нужно произносить медленно, с паузами между словами, четко и внятно.