Лучший Друг Дайвера – Физика

By Gemma Smith

Для многих начинающих дайверов физика и теория газовых законов поначалу покажется немного ложной и запутанной. Да, это не так увлекательно, как плавать под водой, не так ли? На самом деле, различные газовые законы составляют один из наиболее интересных и важных аспектов теории дайвинга. Благодаря работе этих физиков водолазный спорт рос в геометрической прогрессии и становился более безопасным.

Закон Бойля

Названный в честь Роберта Бойля (1627-1691), этот Закон также иногда можно назвать Законом Бойля-Мариотта. Это в честь французского физика Эдме Марриотта (1620-1684). Интересно, что он фактически открыл тот же закон о газе примерно в то же время, что и Бойл. В мире дайвинга он более известен как «закон Бойля».

На самом базовом уровне Закон Бойля гласит:

При постоянной температуре объем газа изменяется обратно пропорционально давлению. Плотность газа напрямую зависит от давления.

Теперь это все хорошо, но что на самом деле это значит? В основном, это говорит о том, что когда окружающее давление увеличивается, объем газа будет уменьшаться. Такое же количество газа займет меньше места. Это зависит от постоянной температуры. С другой стороны, при увеличении давления окружающей среды плотность газа также будет увеличиваться. Как только вы разберетесь с этими двумя аспектами Закона Бойля, вы увидите, что он затрагивает всех дайверов в любое время, когда они находятся под водой. Например:

• Почему вы используете больше газа на глубине, чем при мелком погружении?
• Зачем вам нужно выравнивать воздушные пространства, такие как уши, маска и пазухи при спуске?
• Почему вы должны выпускать воздух из BCD / крыла при подъеме, чтобы поддерживать медленную и контролируемую скорость?
• Почему вам нужно добавлять больше воздуха в крыло, когда вы погружаетесь глубже, чтобы поддерживать нейтральную плавучесть?
• Почему самое главное правило подводного плавания - никогда не задерживать дыхание?

Ответы на все эти примеры напрямую связаны с законом Бойля. Он действительно дедушка физики дайвинга и тот, кого мы должны помнить каждый раз, когда погружаемся в воду.

Закон Дальтона 

Джон Дальтон (1766-1844). Когда дайверы начинают заниматься «техническим» дайвингом, его формула становится основой обучения. Закон Дальтона - это то, чем все пользуются при каждом погружении, особенно на этапах планирования. Он говорит:

Общее давление, оказываемое смесью газов, равно сумме давлений, которые будут оказывать каждый из газов.

На первый взгляд, это выглядит странно, но на самом деле все очень просто. Все это говорит о том, что с увеличением давления парциальное давление всех отдельных газов в смеси также будет увеличиваться. Итак, давайте посмотрим на это более подробно.

Воздух на 79% состоит из азота и 21% кислорода. На поверхности, при давлении 1 бар парциальное давление азота будет равно 0,79. Парциальное давление кислорода будет 0,21. Легко. Так что же происходит, когда давление увеличивается (например, когда мы погружаемся)? Представьте себе спуск до 20 м. Давление увеличивается на одну атмосферу абсолютного давления (ATA) на каждые 10 м. Это означает, что на 20 м  давление будет 3 бара. Как мы уже видели, с увеличением давления парциальное давление различных компонентов газовой смеси также будет увеличиваться. Таким образом, если вы дышите воздухом на 20 м, парциальное давление азота будет 2,37 (0,79, умноженное на 3). Парциальное давление кислорода будет 0,63 (0,21, умноженное на 3). Просто! Дальтон разработал все это и придумал «Треугольник Дальтона (кристалл)». Эта формула показывает взаимосвязь между парциальным давлением, долей кислорода в газовой смеси и давлением окружающей среды. Это было на пользу каждого дайвера в мире. Это позволяет рассчитать лучшее содержание кислорода в газовой смеси. Это позволяет нам определить максимальную рабочую глубину определенных газовых смесей. 

Закон Генри

Уильям Генри (1774-1836) был врачом из Англии. В начале 19-го века он сформулировал концепцию «закона Генри». Этот закон гласит:

Количество данного газа, растворенного в данном типе и объеме жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению этого газа.

Все это предполагает, что температура остается постоянной.

По сути, этот закон связан с двумя простыми понятиями. Мысль о том, что чем выше давление, тем больше газа будет поглощаться тканями. Это наряду с выводом о том, что с точки зрения поглощения температура играет важную роль. Чем теплее, тем меньше газа останется в растворимой форме в вашем теле. Чем прохладнее, тем больше газа останется в растворе в ваших тканях.

Так как это относится к нам как к дайверам? 

Проще говоря, это означает, что когда окружающее нас давление увеличивается из-за глубины, парциальное давление кислорода и азота в организме также увеличивается. Будет больше молекул каждого газа, растворенного в вашей крови и тканях. Это имеет большое влияние на проблемы декомпрессии для дайверов. Весь газ, который мы поглощаем во время погружения, очевидно, нуждается в удалении газов. Жизненно важно, чтобы мы делали это медленно и контролируемо. Вот почему устойчивый и контролируемый подъем так важен. Вот почему завершение декомпрессионных остановок на определенных профилях погружений так важно.