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氣體的柢念 我不不運動論的觀點,物體分于間存在者吸引1力,這將似物體分天不的 灣想對,公子網又公產生推后力,,他分子他迎為拉開。一般糧的吃你分子阿的旺路故大,且分不的m看 很小,按服萬有 1力定你可知,一體分子問的作用力是很小的。 為了研究方他,我們證塔您略氣你分手的的作用方。所開理想公體,就是分子向設有相互作用力的氣 體。 由于理想氣體分于問沒有作用力,二T體分子可以自曲運動,遊成氣體沒有一定的,狀,體積在沒有州 力的情況下,具有無限擴妝的性質。 因為氣休分子同的距高很大,一氣體在外力作用下具有易東縮性的特點。自然界的氣休業然非究全應義 上理想氣休,但我們把亡看作理想氣體來研究,按理想一休理論推號出的有關二體定徘進行計鮮,所科的 結論誤鑒很小。故我們在有興氣體定徘的計領中,都把文際的氣體不做足理想“體。這樣處理可大大簡化 研究過程。 二、 氣體的狀態參量 對于一定質的一休,我們常用氣體的體積(w、樂強(D)和溫度(T)米描述其狀態,這三個量稱為氣質 的狀態參量。 由于氣體可以自由移動,所以具有充滿整個容器的性質。因此氣體的體積由容器的容積來決定。氣佛 體積的法定單位為立方米(m、立方厘米(cm?)和升(心)等。 溫度是用來表示物體冷熱程度的物理量。我們常用的溫度是投氏溫度。在氣體定律的計算時不能尋後 用攝氏溫度,而應使用熱力學溫度《或叫 溫度)。其單位是開爾文,簡稱開(K)。 溫度(T)和攝氏溫度()之間的關系為 T= t+273 從上式可看出,t--273°C時, 溫度T=OK。我們把這時的溫度叫 零度。 壓強在氣體定律的計算中用的是 壓強。相對壓強不能直接代入氣體定律公式中計算。三、理想氣體的氣態方程 對于一定質量的氣體,如果三個狀態參量P、V和工都不改變,我們說氣體處于某一狀態。如果這三 個量或任意二個量同時變化,我們說氣體的狀態改變了。 實驗證明:一定質量的理想氣體,它的壓強和體積的乘積與 溫度的比,在狀態變化時始終保持不 變,即:-征量 政一“-號興 (2-6) 我們把 2-6 式稱為理想氣體的氣態方程。 式中P、V、工分別為 種狀態的壓強、體積和 溫度;P2、V.工,分別為第二種狀態的壓強, 體積和 溫度。 氣態方程描述了氣體壓強、體積和 遏度之間的變化規律 對于一定質量的氣體,如果壓強、體積和 溫度三個量中一個量保持不變,那么根據2-6 式可以分 別得出,其余兩個量之間的關系。 (一)波義耳一馬咯特定律 氣體狀態交化時,溫度保特不變的過程叫做等溫過程。根據 2-6 式,當工=巧,時 P V=P,V,=恒量 (2-7) 即: 一定質量的氣體,在溫度保持不變時,氣體的壓強與體積成反比 這個規律是 17 世紀,由英國科學家波義耳和法國科學家馬路特分別發現的。我們把2-8 式稱為波義耳 -馬略特定律, (二)萱?呂薩克定律 氣體狀態變化時,壓強保持不交的過程叫做等壓過程。根據 2-6式,當P=P2時, -常 2=恒 (2-8) 即: 一定質量的氣體,在壓強保持不變時,氣體的體積與 溫度成正比。 這個規律由法國科學家蓋 ?呂薩克早發現。我們把2-8式稱為蓋 ?呂薩克定律。 (三)查理定律 氣體狀態變化時,體積保持不變的過程叫等壓過程。 根據2-6式,當 V-V時, 號-證址 (2-9) 即: 一定質量的氣體,在體積保持不變時,氣體的壓強和 溫度成正比。 這個規律由法國科學家查理首次發現。我們把2-9式稱為查理定律。 例2.3 將常壓下 31m°的空氣(溫度23C),壓入容積為 8m° 真空的加壓艙內,這時艙上壓力表指到 0.3MPa。 問艙內空氣的溫度為多少? 解:常壓空氣的 壓強為 0.1MPa,艙內空氣的壓強 0.3MPa 是相對壓強。在空氣的壓縮過程中,質 量保持不變,可運用2-6式。 己知:PI=0.1MPa VI= 31m" TI=23+273=296K P,=0.3+0.1=0.4MPa V2=8m? 求:T 根據 2-6 式Tz= Pa: V2. T, P?V -2.12號 ×296-=305.5CK) ?2= Ta-273=32.5(C) ?艙內空氣溫度升到 32.5°C。例2.4 自攜式潛水員,下水前用壓力表測得氣瓶壓強為 12MPa,瓶內空氣為 50°C,現潛入 20m 水深 處,水溫為 10°C。問潛水員到達水底時氣瓶內空氣的相對壓強為多少? 解:潛水員從水面到達水底的過程中,需不斷呼吸,消耗瓶內壓縮空氣,也就是說瓶內空氣的質量非 恒定,2-6 式已不適用。但如果潛水員快速到達水底,我們可以忽略瓶內空氣質量的減少,即近似認為值 定,這樣2-6式仍可近似使用。同時,因潛水員快速到達水底,瓶內空氣的溫度也不可能同步降至水溫, 但為了計算方便,我們近似認為潛水員到達水底,其瓶內氣溫亦降至水溫。 己知:p= 12+0.1=12.IPa T,=50+273=323K 12=10+273=283K VI=V 求:p2 根據29武號一號 可得:Py= 31. T2=12] ×283=10.6(MPa) ??相對壓強=P2-0.1=10.5(MPa) 例2.5 自攜式潛水員,在水下 20m 水深處,深呼吸吸足壓縮空氣,然后取下呼吸器,屏氣上升出水, 問到達水面時,其肺部體積為水下 20m 時的多少倍? 解:潛水員在 20m 水深時,其肺部承受到壓強與靜水壓強及水面大氣壓強之和相等。出水后,與大氣 壓強相等。因是屏氣出水,肺部內空氣的質量保持不變。 如果我們不考慮水溫和氣溫的差異,則可運用2-7 式計算, 己知:P,=P 0+0.1=0.01×20+0.1=0.3MPa P2=0.1MPa TI=T? 得:V PI = 0.3=3 即:V,=3V1 Pa 0.1 ?出水后肺部的體積是水下 20m 時的三倍。 從這個例題可以知道:這種屏氣出水是相當危險的,肺部過度膨賬會引起肺氣壓傷。正確的出水方法 是出水過程不斷呼出肺部氣體,隨深度的減少,肺部內存量氣體的質量不斷減少,這樣到達水面時,肺高 體積不會出現明顯膨胩。
有關都門聯系,確定設備器材的擺放位置。然后,組織人員對潛水設備、潛水裝具、水下工具及附麗 器材進行準備和檢查。 (一)港水頭盔、領盤和潛水軟管 潛水頭盜、領盤和潛水軟管由潛水員準備和檢查。重點檢查頭麥、領查外形是否良好,有無變形觀家 排氣(闊足否靈活一(密,潛水通訊音量、音質是否良好,供氣軟管有無變形或裂變,霞節閥是否靈活和 吃省。 詳細的檢查項目如下: 1檢查所有頭盜面窗上的橡膠墊圖,應無磨損。 2.檢查頭盔內部,以保證排氣網、揚聲器及其它部件干燥,無銅銹,特別要注意潛水員通信系統的接 線處是否牛固。 3.檢查頭盔后面鵝頸式接頭上的螺紋,應無破損、無松動、無銅銹、 無磨損。 4.檢查頭盔上的插銷和繩,應活動自如。 5.檢查領盤上的所有螺栓,應無變形,螺紋未損壞 6. 核實領盤與潛水服接合處的壓條、銅制墊片及蝶形螺母是否齊全。 7. 檢查領盤壓條上的序號,以保證壓條能按序號裝配到領盤的相應位置上。 8.檢查頭盔單向閥的性能(吹煙試驗)。 9.檢查供氣腰節閥的填襯,核實其是否靈活好用。 10. 檢查排氣旋塞,應活動自如。 (二)潛水服 潛水服由一名潛水員和一名輔助人員準備和檢查。檢查潛水服有無破裂、嚴重磨損或其它質交現象, 特別要注意橡皮領閣襯墊、頸圍和袖口是否完好。 (三)信號繩、腰繩、壓鉛、 潛水鞋、 潛水等 信號繩、腰繩、壓鉛、潛水鞋,潛水等由一名潛水員和一名輔助人員準各和檢查。檢查信號繩的 長度、強度、質量、標志;檢查腰繩質量;檢查壓鉛的眼環、府繩、下襠繩是否齊全車固;檢查鞋幫、綁 扎繩有無損壞:檢查 是否鋒利;檢查潛水的通話性能是否良好等。 (四)供氣設備 空壓機、水面供氣控制臺由一名輔助人員( 人選是機工)負責準各和檢查,重點檢查空壓機及水 面供氣控制臺的所有閥門是否靈活、接頭連接處是否公密及儀表準確性狀況等。 空壓機使用前應進行試運 轉。 (五)甲板減壓艙 在使用前,應檢查甲板減壓艙的密封部件、管路、閥門及接頭等密封性能是否良好,檢查儀表是否準確, 裝置、照明設備是否正常,艙門開關是否靈活,艙內所需的器材如吸氧裝置、醫療器材、被褥、污物 桶等是否齊全備好。 (六)水下專用工具 檢查水下專用工具是否齊全、完好,并準備妥當。 (七)潛水附屬器材 潛水前,潛水長應安排人員準各好潛水梯、 入水繩、減壓架、行動繩、 保暖服等器材,醫護人員準備 好醫療救護用品。潛水工作船拋錨定位后,應固定好潛水梯,安放好入水繩和減壓架,入水繩的水底一端 通常系一根適當長度的繩子,以供潛水員行動使用。 四、其它準備工作 潛水前,應通知本船通信部門,在桅桿上,白天懸掛國際 “A”信號族,夜間則掛紅、 綠燈各一益, 紅燈在上,或根據各港口規定懸掛信號燈,表示 “我有一名潛水員在水下,你船綏慢速度避開”。 除此之外,潛水監督還應向有關部門聯系了解作業水城的水深、流速、水溫、氣象等情況。 準各和檢查完牛應向潛水長報告,潛水長視情況作出確認、抽檢或復查,并將檢查情況填寫在潛水日 志上。
混合氣潛水技術的發展過程 上個世紀20年代起,隨者軍事和產業港水對大深度潛水的需要與日俱增,人們研究和發展了混合氣 潛水技術。這種技術解快了空氣潛水敘麻醉的問題,使潛水深度沖破了 60 m 以淺的限制?;旌蠚怏w中, 常用的是氦氧氣體。氮氣作為呼吸氣體中的稀釋介質,是一種理想的情性氣體。但是,它也帶來了一些 新的問題。 首先是寒冷問題。氫氣的導熱系數是空氣的6 倍多,潛水員著濕式或千式潛水服,因深度增大, 衣服受壓變薄,絕熱保暖性能急劇下降,已難以抵擋水下的寒冷。于是,在 1937 年出現了加熱潛水服。 加熱方法有氣、水、電、化學材料等多種,目前國際上通用的是熱水潛水服。它可使潛水員在很冷的水中 保持舒適狀態,進行較長時間的水下作業。當港水深度超過 150口 左右時,潛水員的大量體熱將會從呼吸 道排出,所以,為了維持體熱平衡,降低呼吸散熱損失,還必須用呼吸氣體加熱裝置。其次是氫語音失真 問題。 氫氧潛水電話的使用較好地解決了這個問題。第三,潛水深度增大,氦氣消耗量很多。為了減少 貴的氫氣損失,先后研制成功呼吸氣體少量排出或者完全不排出呼吸器的半閉式和閉式潛水裝具。 隨著混合氣潛水深度的繼續增加,人們發現用于減壓的時間遠遠大于水下作業的時間,潛水效率極低。 計對這一矛盾,1957 年,美國人龐德提出了 “飽和潛水”新概念。1962 年開始了 次海上實驗,并于 965年首次把飽和潛水技術用于產業潛水,解決了常規潛水(即非飽和潛水)無法克服的潛得深、呆得久, 角保潛水員等一系列難題。大量的實踐表明,飽和潛水技術是當今進行大深度和《或)長時間承壓潛 k作業的 方法。 但飽和潛水需要龐大而復雜的設備和大深度潛水裝具等支持,而且潛水深度愈大,對 又備的性能要求也愈高。例如,生命支持系統對飽和居住艙內環境溫度的控制精度,在 150m 深度為士3C, g 450m 時僅為士1°C。 20世紀 80年代初,隨著飽和潛水技術的發展,根據壓氣機一一抽氣機原理制成的推挽式呼吸系統(叉 閉路呼吸系統)問世。它使水下呼吸器、鐘上回收設備和水面控制設備構成了一套大循環的閉路呼吸系 ,成為與飽和潛水系統配套的新型閉式潛水裝具。閉路呼吸系統不僅解決了因大深度潛水時氣體密度增 加,潛水員呼吸困難的問題,而且,還大大提高了潛水作業的性和經濟性。 圖1-7飽和潛水系統 潛水系統,又稱深潛系統,是承壓潛水所需器材和設備的統稱,通常包括《閉式)潛水鐘、甲板誠壓 艙和吊放系統等(圖1-7)。潛水系統既可用于常規潛水,也可用于飽和潛水,所以又有常規潛水系統和飽 和潛水系統之分。深潛系統誕生于 1931 年,但到海上使用則在 1962 年。 從那時起,這一技術在軍事和產 業潛水中獲得了廣泛的應用。它標志著潛水技術己進入了深潛系統時代,同時,也標志著傳統的潛水技術 從簡單的個體勞動水平發展到了類似現代化大生產方式的先進水平。
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