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浪淘沙潛水發(fā)展有限公司
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水的物理性質 水的分子是由兩個氫原子和一個氧原子組成的。其分子式為 HO. 純凈的水是一種無色、無味、透明的液體。在4°C時密度 ，為1g/cm’，比空氣的密度大 770倍。 水的沸點是 100°C，冰點是0C。 水與空氣比較是不可壓縮的。但是一定量的水，當加壓至 20MPa時，它的體積會減少 1%。由于水的 壓縮性很小，故可忽略不計。因此，我們通常稱水是不可壓縮的。 一般情況下，非純凈水的密度較純凈水的大。海水的密度約為 1.025 g/cm3。海水含鹽量為 30~35g/L. 水與其它液體一樣，具有易流動性。 這是因為水在壓力作用下，可達到平衡狀態(tài)；而在拉力或切力的 作用下，會產(chǎn)生變形。由于水具有流動性，因此它是一種流體。 二、水的壓強 (一）壓強的概念 單位面積上受到的壓力叫做壓強。壓力既可以由物體的重量產(chǎn)生，例如大氣的重量和水的重量可分別 產(chǎn)生大氣的壓力和水的壓力：又可以由物體間的作用力產(chǎn)生，例如空氣壓縮機的活塞對氣紅內空氣的作用 所產(chǎn)生的壓縮力。壓強的基本單位為帕(Pa)，因帕的單位很小，故在計算水和氣體的壓強時，常用兆帕(MPa)。 1Pa= N/m? IMPa= 10°Pa 需要注意的是，在 法定計量單位頒布前，潛水界經(jīng)常使用大氣壓、公斤力/厘米？等作為壓強單位， 現(xiàn)己不允許使用。大氣壓作為壓強的一個概念仍在使用，不過己不再是壓強的法定單位。 在醫(yī)學和潛水等 領域，經(jīng)常把壓強稱作壓力，這個壓力不是物理學概念的壓力，而是特指壓強。 潛水員在水中所承受的壓強包括由水的重量所產(chǎn)生的靜水壓強，以及由水面大氣的重量所產(chǎn)生的大氣 壓強， 水面大氣壓強隨海拔高度 和天氣的變化而變化，但一般情況下，我們認為地球表面的氣壓近似等于 0.1MPa〔一個大氣壓）。對于氣體的壓強， 一般使用壓力表即可測出，當我們把壓力表置于海平面大氣中 時，壓力表的指針指到刻度盤上“0”的位置。這并非說大氣的壓強為零，實際上大氣的壓強是 0.IMPa， 也就是說壓力表所顯示的壓強值不包含大氣壓強。 為了研究方便，我們經(jīng)常使用 壓強和相對壓強的概 念。 所渭相對壓強 (也叫表壓或附加壓），表示氣體實際承受的壓強與大氣壓之間的壓差。壓力表所顯示 的壓強是相對壓強。 所謂 壓強，表示物體實際承受的壓強，也就是施加的總壓強。 壓強等于相對壓強加上 0.MPa（一個大氣壓）。 在氣體定律的計算，以及研究高壓環(huán)境對人體的生理效應時，應使用 壓強。 （二）靜水壓強 由于水的重量而產(chǎn)生的壓力叫做靜水壓力。單位面積上承受的靜水壓力就是靜水壓強。 在中學的物理課程中，我們學習過：液體內部同一點各個方向的壓強都相等，而且深度增加，壓強也 增加。 在同一深度，各點的壓強都相等。若p為某種液體的密度，則深度為h 處的靜水壓強p為： p= gph 式中：p一靜水壓強，Pa 8一重力加速度，Nkg p一液體的密度，kg/cm3 h一水的深度，m 在潛水中，我們經(jīng)常近似認為江河湖海的水密度都是 1g/cm’。重力加速度取 1ONKkg，靜水壓強以 MPa 為單位，則2-1式可簡化為： p=0.01h 當h=10m 時， p=0.MMPa(相當于一個大氣壓)：同理當 h=20m 時，p=0.2MPa（二個大氣壓）? (2-2) 也 就是說當水深每增加 10m 時，靜水壓強即增加 0.1MPa（一個大氣壓）。 例2.1 某潛水員潛入 36m 水深處，問其承受多大的壓強。 解：潛水員在水下受的壓強由靜水壓強和水面上的大氣壓強歪加而成。 p=0.01h=0.01x36=0.36(MPa) Pe=p+O.IMPa=0.36+0.1=0.46(MPa) （三）帕斯卡定律 潛水員工作環(huán)境是具有自由液面的水下，在這種具有自由液面的水中，不同深度壓強是不同的。 如果把水或其它液體放入一個沒有自由液面的密閉容器內，并向容器內某點施加一個壓力，情況會怎 樣呢？ 實驗證明：在密閉容器內的液體，能把它在一處受到的壓強，大小不變地向液體各部分，各方向傳遞， 這就帕斯卡定律。 水壓機及其它一切液壓機械均是根據(jù)帕斯卡定律而工作的。 （四）水流動時壓強與流速的關系 水的壓強除了因自重產(chǎn)生的靜水壓強外，若水是流動的，因水的流動亦會產(chǎn)生壓強的變化。 在穩(wěn)定流動的水中，截面面積小的地方，流速大，壓強小：截面大的地方，流速小，壓強大。當然 流速和壓強并非成簡單的反比關系。
氣體在液體中的溶解 一種“T體與一種液體相接觸，氣體分子便街助自身的運動而進入到液體內。這就是氣體在液體中的溶 解。 某些乞體比其它氣體容易浴解在同一種液中，同一種么體在不同的液體中溶解的數(shù)量不相同， 在一定的過度下，0.IMPa一種氣體，溶解于1老開共液體中的花升數(shù)，稱為該氣體在這種液體內的溶 解系數(shù)。 溶解系數(shù)大，表明氣體在液體中的溶解量多，反之則少。 響氣體在液體中的溶解量的因素很多。主要的因素有：（1)氣體本身的特性：（2)液體的特性：(3） 氣體和液體的溫度：（4)氣體的分壓， 由于溫度越高，分子的運動速度越大，故溫度越高，氣體越難浴解于液體。因浩水員總是在高壓條件 下工作，下面我們者重討論氣體在液體中的溶解量與氣體分壓間的關系。 實驗證明：在一定溫度下，氣體在液體中的溶解量與這種氣體的分壓成正比。我們把這個結論叫孿利 定律。 按照字利定律，如果氣體的分壓為 0.IMPa 時在菜種液體中溶解量為一個單位氣體，那么在 0.2MPa時 將溶解二個單位的氣體 當一種不含氣體的液體首次暴露于氣體中時，這種氣體的分子在分壓的作用下，會迅速進入液體中 當氣體進入液體后，增加了氣體的張力 《即氣體在液體中的分壓)。液體內氣體張力與液體外這種氣體分 壓之間的差值，叫做壓差梯度。壓差梯度大，氣體溶解在液體中的速度就快。 隨者時間的推移，溶解在液 體內氣體分子數(shù)量不斷增加， 氣體的張力隨之增加，與此同時，液體外的氣體因都份溶解在液體內，它的 分壓降低，溶解在液體中的氣體又有一些分子從液體中選出，增加氣體的分壓。這樣，氣體分 子不斷溶解 和逸出，當壓差梯度為委時，逸出和溶解的氣體分子數(shù)量相等，液體中溶解的氣體分子數(shù)量保特恒定，我 們稱之為液體被氣體飽和了。 氣體的溶解度（即液體被氣體飽和時，單位體積液體內溶解的氣體質量）除與氣體的分壓有關外，還 與溫度有關，溫度越高，溶解度越小，反之溫度越低，溶解度越大。 氣體在液體中的溶解規(guī)律，對保隊港水員作業(yè)具有重要的指導意義。 潛水員吸入的泥合氣中各種 氣體，梅按照各自的分壓成比例地溶于體內。由于不同氣體的溶解度不同，因此菜種氣體的溶解量與潛水 員在高壓下呼吸這種氣體的時間有關，如果時間較長，這種氣體將會在港水員體內達到飽和，當然這種飽 和過程較慢。不同的氣體在體內達到飽和需 8~-24h。 只髮潛水員所處環(huán)境的壓強不變，已溶解在體內的各種氣體的量就會保特原有的溶解狀態(tài)。 當潛水員 從水下上升出水時。隨者水深交法，靜水壓強越來越小，海解在港水員體內的混合氣的總壓也越來越小， 各種氣體的分壓辦隨之減少，溶解在潛水員體內的各種氣體因分壓誠少，不斷地逸出體外。如果按照誠壓 裝控制上升速度，那么己溶解在體內的氣體格會故顧利輸送到肺部并呼出體外。如果對上升遠度和幅度控制不當，壓力的降低超出了身體所能調節(jié)的速度，則會形成氣泡并積聚在小血管內，引發(fā)減壓病。
大氣的壓強 大氣的壓力，是指大氣層中空氣對地球表面的壓力。 大氣壓力是由大氣的重量所引起的。空氣雖然無形無色，但它是由具有重 量的各種物質組成。早在 17世紀，伽利略就發(fā)現(xiàn)空氣具有重量。 單位面積地面所承受的大氣壓力叫做大氣壓強。大氣的壓力究竟有多大 水銀 呢？由于大氣層的體積巨大無比，顯然無法用衡器來稱量。17 世紀 40 年代意大利科學家托利拆利根據(jù)伽利路實驗的啟發(fā)，決定測定大氣的 重量。 托里拆利用一根長一米，口徑一平方厘米， 一端密封的玻璃管，裝滿水銀 （水銀的密度為水的 13.6 倍)。 用一個手指將開口的一端密封，然后將玻璃倒 置并插入裝有水銀的槽內。移開手指，玻璃管內的水銀下降，當達到距槽中的 圖2-3 托里塞利試驗 水銀液面高度為 760mm 時，水銀停止下降，并一直保持這一高度（圖 2-3)。 托利拆利實驗說明，壓在槽內上方空氣的重量等于 760mm 水銀的重量。 后來，法國科學家帕斯卡重復了托利拆利試驗。他證明：只要截面面積相同，地球上高達幾千公里的 空氣柱重量與 10m 海水水柱的重量近似相等。 根據(jù)上面結論，我們可以計算出， 一平方厘米的地面，其上空的大氣重約為 1.033 6kg。 地球表面大 壓強約為 0.1013MPa. 地球表面大氣壓強的值并非恒定不變的，它隨天氣，海拔高度等因素有關，但地球表面大氣壓強的值 波動范國很小，并且國繞0 1013MPa 波動。當大氣壓強值等于 0.101 3MPa 時，我們稱之為標準大氣壓。 潛水作業(yè)有關計算中，不考慮大氣壓強值的變化，并用0.1MPa 作為大氣的壓強值。 濕度 空氣中含有水蒸汽，潛水混合氣中也會有一定量的水蒸汽。水蒸汽是水的氣態(tài)形式，它也遊循氣體六 律。 大氣中水蒸汽的含量叫做濕度。溫度大則表明空氣中所含水分多。潛水員呼吸氣體中應含適量的水 汽，這樣可以滋潤人體組織。但是如果溫度過大，潛水員會感覺不適，且當水蒸汽冷凝為水時，可引起 氣軟管和裝具中的氣路結冰堵塞，使?jié)撍畣T面窗模糊。果我們將一定量的水裝入一個廣口瓶，然后將瓶密封，這時由于水分子的運動， 一部分水將蒸發(fā)到 方的氣體中，同時氣體中一部分水蒸汽將回到瓶內水中。 水將持續(xù)蒸發(fā)，終將會出現(xiàn)離開液體表 蒜汽分子數(shù)與返回水中的分子數(shù)相等的平衡狀態(tài)，此時稱之為瓶內上空空氣己被水蒸汽飽和。 度與水蒸汽的分壓有關，而水蒸汽的分壓與液態(tài)水的溫度有關。當水溫和水面氣溫上升時，更多的 將蒸發(fā)到氣體中，直至達到更高的水蒸汽分壓的平衡狀態(tài)。如果水和氣體溫度降低，那么氣體中的 將凝結為液態(tài)水，直至出現(xiàn)較低的水蒸汽分壓的平衡狀態(tài)。所以一種氣體中水蒸汽所能達到的 決于這種氣體的溫度。水蒸汽飽和時的溫度叫露點。 體中水蒸汽的含量通常用 濕度和相對濕度表示。 對濕度是指單位體積的混合氣體中水蒸汽的質量。 對濕度是指混合氣體中水蒸汽的質量與同一溫度下該混合氣被水蒸汽飽和時的水蒸汽質量之比。用 表示。 顯然，相對濕度的值在 0~之間。 研究濕度時，還常用到濕球溫度和干球溫度的概念。千球溫度為氣體的實際溫度。濕球溫度是氣體 飽和（露點）的溫度。只有在相對濕度為 時，兩種溫度才相等，否則，濕球溫度總是低于干 度在常規(guī)潛水中對潛水員的影響并不大，但在飽和潛水中，因潛水員長期居住在飽和深度的高壓環(huán) 濕度對潛水員有一定彤響。一般相對濕度應控制在 50%~70%范圍內。若相對濕度過高，潛水員會 潮濕，并容易引起細菌，特別是程菌感染，若相對濕度過低，潛水員會感覺干燥，并使二氧化碳吸 率降低。
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