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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(chǎn)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(shù)來裝示。 導熱系數(shù)小,則熱傳導性能差,保溫性能好:導熱系數(shù)大 則熱傳導性能好,保溫性能差。氣體的導熱系數(shù)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(shù) 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(nèi)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(yè)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(shù)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(nèi)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(fā)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(shù)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(yè)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(huán)境的敢熱會明顯增加,如果呼吸的是高導熱系數(shù)的氫氧混合氣(導熱系數(shù)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(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(nèi),并向容器內(nèi)某點施加一個壓力,情況會怎 樣呢? 實驗證明:在密閉容器內(nèi)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。
有關都門聯(lián)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(jié)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(nèi)部,以保證排氣網(wǎng)、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(tǒng)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(jié)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(xiàn)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(huán)、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(nèi)所需的器材如吸氧裝置、醫(yī)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(yī)護人員準備 好醫(yī)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(jù)各港口規(guī)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(jiān)督還應向有關部門聯(lián)系了解作業(yè)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。
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