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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??諝怆m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,伽利略就發現空氣具有重量。 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伽利路實驗的啟發,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,使潛水員面窗模糊。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。 水將持續蒸發,終將會出現離開液體表 蒜汽分子數與返回水中的分子數相等的平衡狀態,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水的溫度有關。當水溫和水面氣溫上升時,更多的 將蒸發到氣體中,直至達到更高的水蒸汽分壓的平衡狀態。如果水和氣體溫度降低,那么氣體中的 將凝結為液態水,直至出現較低的水蒸汽分壓的平衡狀態。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 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。
水下低溫對潛水員的影響.熱傳遞的概念 物質的分子運動所產生的能量,叫熱能,簡稱熱。熱與溫度密切相關,但是具有相同溫度的物質所含 的熱能并不一定相等。所以熱和溫度是不同的概念。 熱的單位是J。 質量為 北g 的物質,溫度升高 1C度所需要的熱量,叫該物質的比熱。比熱的單位是J/ Ckg ? C). 氣體與固體和液體不同,由于它的分子間距離較大,所以吸熱時,體積和壓強都會明顯增大。因此對 氣體比熱影響較大,在研究氣體的比熱時,必須分別從壓強和體積中,取其一個為恒量,另一個為交量來 研宄。壓強不變時叫等壓比熱,體積不變時叫等容比熱。等壓比熱大于等容比熱。例如:空氣的等壓比熱 為 1005 J/(kg ? C),等容比熱為 712 J(kg ?C)。各種氣體的比熱見表2-3。 常用氣體的比熱 J/(kg.C) X22-3 氣結名豬 等樂比$ 1 005 eC 921 X 1 047 14 277 氣 $ 234 一餐化碳 837 一氧化歡 1 047 大滋義 1 842 * * H. 19 712 670 754 10 090 3 140 628 754 1382 熱能可以從一個物體傳遞到另一個物體上,這個過程就叫熱傳遞。 熱傳遞有三種方式:傳導、對流和輻射。 通過物體直接接觸來傳遞熱量的方式叫傳導。 通過被加熱流體(氣體、液體)的遠動來傳遞熱量的方式叫對流。 通過電磁波傳遞熱量的方式叫熱輻射。 物質的熱傳導性能通常用導熱系數來裝示。 導熱系數小,則熱傳導性能差,保溫性能好:導熱系數大 則熱傳導性能好,保溫性能差。氣體的導熱系數見花 2-4。 勞用氣答的導熱系效 裘2-4 華名務 0O時的導熱系數 w/(m-C) 3: 0.022 3 M 0.023 3 * 0.022 8 勻 0.157 9 気 " 0.132 1 二氧化改 0.013 7 O5 1.02 7.12 6.23 0.61 物質的熱傳逆性能與其密度成正比,密度越大,單位時間內傳逆的熱量越多。二、水下低溫對潛水員的影響 潛水員在寒冷的水中作業時,將通過傳導和對流的方式散失大量的熱量。由于水的導熱系數比空氣大 得多,故潛水員主要通過傳導方式散失熱量。 潛水員感到舒適的水溫下限約為 21°C。低于這個溫度時,潛 水員會感到寒冷,此時,僅穿游泳服的潛水員向水中的散熱超過自身體內的熱代償。受冷的潛水員不可能 有效地工作,思維也會受到影響,并且易誘發減壓病,嚴重時甚至會凍僵致死。潛水服所用材料為導熱系 數低的熱的不導體,穿著潛水服可保持潛水員的體溫。在寒冷的水中長時間作業時常需要使用較厚的潛水 服、干式潛水服或熱水服,不同水溫對潛水的影響和防寒要求見圖 2-4。 圖2-4 不同水溫對潛水的彩響和防寒要求圖 因為氣體的熱傳遞性能與它的密度成正比,所以隨者水深的增加,水壓力增大,通過氣體絕熱屏障的 散熱和通過呼吸向四周環境的敢熱會明顯增加,如果呼吸的是高導熱系數的氫氧混合氣(導熱系數為空氣 的 6倍),散熱將更多。 呼吸氦氧混合氣時,在0.IMPa 時,僅呼吸散熱一項就占身體產熱量的 10%,,0.7MPa 時,增加至 28%,2.1MPa 時,達到 50%。同時隨著水深的增加,水壓力將潛水服壓縮,潛水服密度變大, 其絕熱保暖功能大幅下降。例如一件普通的濕式潛水服在 50m 水深時,其絕熱保溫能力僅相當手 10m 水 深時的 40%。在上達情況下,僅依靠普通潛水服不能保持體溫,必領向身體表面和呼吸氣體補充一定的熱 量,比如可以穿著熱水服和對呼吸氣體加熱等。
水下光學基礎 水和空氣對光的傳播來說,是不同的媒質,所以人在水下的視覺不同,一般產生視力減弱、 視野縮小 和色覺改變等。此外,由于水的混油、透明度差,能見度也會呈不同程度的降低。所有這些都會造成潛水 員的水下視覺困難。 但不論是在空氣中,還是在水中或是其它媒質中,光的傳播規律都是相同的。一、光的直線傳譽 光是從物體發出來的,能經發出光的物體叫光源。例文太陽和氣行等都是光源。如果光源本身的尺可 比到光源到觀察點的距路小得很多時,這樣的光源叫城臺光源。能夢傳播光為動質叫無光約建質。刨起: 空氣、水和玻璃等都是光的蝶質。 在點光源的照射下,在不透明的物終背后會出現清濟的彩子。 影子為老狀與光源為中心食出的直線所 構成的幾何投影形狀一致,在黑夜。我們可以觀察到手電簡發出的光,其路線是直的。這蘭現余表明光在 空氣中沿直線傳播。 實驗證明:光在任何一種均勻業質里都沿直線傳福。這就是光的直線傳播定鋒。 應注意的是,光線只在均勻的媒質中沿直線傳語。在豐均勻媒質中光線裝醫折封而考三, 單位時間內光傳播的更高叫光遠。光遠與煤質的密度有關。媒質玄度起小,光遠這大。光在真空中的 速度為3×10"km /s。光在真空中的遠度 ,在空氣中的速皮比在真空中路小,可運飲為 3x0m/s.光 在水中的速度大約是空氣中的四分之三。在交旁中比水中還小很多。 光在真空中的傳播遠度是一切物質運動遠度的聶大校限。 二、光的反射和折射定律 (一)光的反粉定律 光在均勻媒質中是直線傳播的。蘭光從一科媒質信指到另一業質時,在兩科蝶質的分界面上,一部分 光返回原來的媒質,這種現象叫光的反射。 如圖2.5所示,工是空氣,I是平面鎮,A0是入射光線。0日 是反時光線。我們把通過光的入射點。 垂直于鏡面的直線 ON 叫法線。入射光線 A0 與法線 ON 的交角上AON 叫獄入射角,反射光線 08 與法錢 ON 的夾角??BON 叫微反射角。 實驗證明:反射光線與入射光線和法線在同-平面上,反射光線和入射光錢分居在法錢兩側,反射角 等于入射角。這就是反射定律 如奧讓光逆者原來的方向投射到界面上,那它就要逆者原來人射光的方向反射出去。可見,在光的反 射現象中,光路是可逆的。 光的反射 光線在任何兩種媒質的界面上都會發生反射,但不同的界面對光的反射是不同的。平滑的界面,如鏡 面、平靜的水面等,能使平行的入射光線沿著同一方向反射出去,即反射光線也是平行的,這種反射叫做 鏡面反射。如果界面租糙不平,即使入射光線是平行的,反射后的光線也不平行,而是射向各個方向,這 種反射叫做漫反射。必須注意,發生漫反射時,每一條光線還是遊守反射定律的。 (二)光的折射定律 光線從一種媒質進入到另一種媒質時,它的傳播方向會改變,這種現象叫做光的折射。讓一束光從空氣中斜者射向水面,我們會看到, 除了一部分光反射回空氣,改變了傳播方向以外, 還有一部分光進入水中,也改變了傳播方向。如圖 反射伯 2-6 所示。 為光的入射點,NN’為法線,AO 為入 入射伯 射光,OB 為折射光,0C 為反射光,
水下打撈——水下工程作業之一 水下打撈就是打撈沉沒于水中物體的工程。包括打撈船舶、飛行器、貨物等。在航道、港口水域中的打撈作業,可達到清理通航障礙物的目的。打撈是一項綜合性技術,涉及測量、潛水、水下切割、封堵、水下 和水下焊接等等。 沉船打撈方法 根據沉船的大小以及其事件發生的具體地點,可分別采用6種不同方法來處理,然各種方法可單獨采用,也可幾種方法聯合采用稱為綜合打撈法,視具體事件而定。下面針對這6種方法詳細解析: ①封艙抽水打撈法。應先沉船破口封堵后,然后將船內的水抽出,使船浮起,因封補嚴密困難,風浪大時難作業,故較少采用。 ②浮筒打撈法。用若干浮筒在水下充氣后,借浮力將沉船浮出水面,此法浮力大而可靠,施工方便、。 ③船舶抬撬打撈法。用鋼纜兜于沉船船底,用打撈船上的起重設備將沉船提起,打撈時一般要用兩艘或多艘打撈船共同作業。 ④泡沫塑料打撈法。將比重輕的閉孔泡沫塑料輸入沉船艙內,排去海水,借泡沫浮力抬起船舶,此法免去在沉船底穿引鋼纜的不便,且減少或免去封艙工作,也適應海上風浪下作業。 ⑤圍堰打撈法。當船沉于水深較小的水域時,可筑堰于沉船的周圍,抽出堰內的水,將沉船封補或修復,再灌水將船浮起后拆除圍堰。 ⑥充氣排水打撈法。是向沉船艙內打入壓縮空氣而排出水體,使沉船浮起。 總之在沉船打撈過程中危險系數非常高,所以要求項目經理必須具備隨機應變的能力以及技術層面的要求,不可以死板硬套。很多時候是通過綜合打撈法來對沉船打撈。
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