沉入水中的物体,都要受到水的压力。这个压力与水的深度成正比,水深每增加10米,水压就增加98千帕。也就是说,在每一平方厘米的面积上,要增加9。8牛顿的压力。粗略地估计一下,一个成年人的身体表面积约1.5万平方厘米,如果潜水员潜入30米深的水下时,他身体所受的压力,就会增加到441000牛顿。在这样大的压力下,潜水员的身体会不会被压扁呢?
不会。因为成年人的身体组织里60%以上是水,水是不能压缩的。
同时,潜水员在缓慢地潜入水下的过程中,通过从压缩空气筒中吸入空气的办法来不断调节体内气体的压强,使之与他所受到的深水水压相抵消。
水的压力虽然压不垮潜水员,但是人的潜水深度还是有限制的。一方面是因为随着潜水深度增大,水的压强越来越大,一旦水压超过潜水员所携带的压缩空气的压强,潜水员就难以调节体内外压强平衡和维持呼吸了。
另一方面是因为在高压环境中工作,潜水员呼吸的是高压空气,其中的氮气会溶解于血液、组织和脂肪中,其溶解量随着气体压力的增高和潜水时间的延长而增多。如果潜水员急速上浮,水的压力减少,血液中的氮气往往会迅速膨胀,成为气泡,阻塞血管或压迫体内组织,引起减压病。
氮气在体内迅速膨胀的现象,就像刚打开盖的汽水瓶一样。因此,在深海里工作的潜水员,必须选择正确的方案,并根据自己的体力和水温等因素,调整减压的时间,按一定速度慢慢上升,使体内气泡能够顺利排出体外,就不会患减压病了。
目前,采用给潜水者吸入混合气体和对气体按潜水深度加压的方法,潜水员已能在300米深度以内的海洋中活动。
深水潜水员实验原理:当物体的密度大于水,物体便会沉入水中;当密度小于水,则会浮在水面上。实验中把“潜水员”放下去时,会有气泡残留在笔帽顶端。挤压瓶子会把水往笔帽内挤,因而挤压笔帽内的气泡,让更多的水进入笔帽,增加笔帽的重力重量,使得潜水员往下沉。松手后,气泡恢复原来的大小,排出笔帽里的水,使“潜水员”减重而浮起来。
密度与浮力的关系:
物体所受的浮力等于物体下沉静止后排开液体的密度乘以排开液体的体积。公式为, F浮=ρ液gV排。当浮力等于物体重力时,ρ液gV排= m液g= m物g=ρ物v物g。所以当排开液体的质量或密度大于物体的质量或密度时,物体所受浮力大于本身重力。浸在流体内的物体受到流体竖直向上托起的作用力叫作浮力。浮力指物体在流体中,各表面受流体压力的差。
深潜后需要减压,潜水作业如未遵守减压规定,可出现氮气泡压迫或血管栓塞症状,致减压病。
水下作业时,身体每下潜10m,大致相当于增加一个大气压的压力,所增加的压力称附加压。机体在高气压环境下,肺泡内各种气体分压随之增高,并立即与吸入压缩空气中各种气体的分压相平衡。因肺泡内气体分压高于血液中气体压力,气体便按照波义耳定律,相应地增加了气体在血液中的溶解量,再经血循环运送至各组织。
当人体由高气压环境逐步转向正常气压时,体内多余的氮便由组织中释放而进入血液;并经肺泡逐渐缓慢地排出体外,无不良后果。当减压过速,超过外界总气压过多时,就无法继续维持溶解状态,于是在几秒至几分钟内以气泡形式聚积于组织和血液中;减压愈快,产生气泡愈速,聚积量也愈多。
由于血管内外气泡继续形成,造成组织缺氧及损伤,细胞释放出钾离子、肽、组胺类物质及蛋白水解酶等,后者又可刺激产生组胺及5-羟色胺。这类物质主要作用于微循环系统,致使血管平滑肌麻痹,微循环血管阻塞等,进而减低组织与体液内氮的脱饱和速度。所以在减压病的发病机理中,气泡形成是原发因素。
扩展资料
潜水活动从性质上分为专业潜水和休闲潜水。
专业潜水主要是指水下工程、水下救捞、水下探险等方面需要有经验的专业潜水人员进行的潜水活动。而休闲潜水是指以水下观光和休闲娱乐为目的的潜水活动,其中又分为浮潜和水肺潜水。平常能接触到的潜水观光就属于休闲潜水,而在海滨旅游景区所看到的绝大多数是休闲潜水中的潜水体验。
浮潜是比较简单的,只需利用面镜、呼吸管和脚蹼就可以漂浮在水面,然后通过面镜观看水下景观。在国内外只要通过简单的培训,而不必一定需要取得浮潜证书,即可进行浮潜活动。
水肺潜水是带着压缩空气瓶,利用水下呼吸器在水下进行呼吸,是真正的潜入水底的一种潜水。全套水肺潜水装备包括面镜、呼吸管、脚蹼、呼吸器、潜水仪表、气瓶、浮力调整背心和潜水服等,潜水员在开放水域潜水时,还会携带潜水刀、水下手电乃至鱼枪等必要的辅助装备。
参考资料来源:百度百科—潜水
参考资料来源:百度百科—减压病