Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине Анемометр

Фото: www.youtube.com

Как некоторое время назад сообщили в новостях, российские дайверы из давинг-клуба «Water Deep» (Новороссийск) установили мировой рекорд глубоководных погружений в Чёрном море — 179,9 метра.

Ключевые слова здесь — «в Чёрном море». На самом деле это далеко не рекордная глубина.

Вес
столба атмосферного воздуха с единичной
площадью определяется как 1 бар (105Па).
Величину давления, равную 0,1 бара,
называют дециба­ром, 0,001 бара –
миллибаром. Нормальное атмосферное
давление на уровне моря составляет
1.013 бар или 1013 мбар.

Ниже
поверхности моря давление с глубиной
быстро растет вследствие высокой
плотности воды. Давление воды в океане
уве­личивается на каждые десять метров
глубины примерно на 1 бар. Следовательно,
на
каждый метр глубины давление увеличивается
на один децибар. Это
обстоятель­ство позволяет легко
переходить от глубины, выраженной в
метрах, к давлению, выраженному в
децибарах: 1 метр глубины ≈ 1 дбар
давления. Легко видеть, что глубине 1000
м ≈ соответствует давление 1000 дбар.
Формальное соответствие глубины в
метрах и давления в де­цибарах широко
используется в океанологической практике
для замены одной величины на другую.

Несмотря на высокое
давление в глубинах океана, морская
вода сжимается незначительно. Но даже
из-за малой сжимаемости, уровень Мирового
океана расположен примерно на 30 метров
ниже уровня, который он бы занимал при
несжимаемости воды.

Сжимаемость морской
воды влияет на ее физические свойства
и на некоторые процессы в океане. Так
изменения плотности, связанные со
сжимаемостью, существенны для циркуляции
вод, распространения скорости звука.

Под
действием давления вышележащих слоев
происходит сжатие морской воды и
уменьшение ее удельного объема αна
величину

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

.
Отношение изменения удельного объема
под действием давления

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

к значению удельного объемаαназывают
истинным
коэффициентом сжимаемости морской
воды k.

Следовательно,

Коэффииент
сжимаемости зависит от температуры,
солености, давления и с их увеличением
уменьшается.

Вместо истинного
коэффициента сжимаемости при определении
удельного объема α пользуются средним
коэффициентом сжимаемости μ:

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

α
= αо
(1 – μP),

где
αо


удельный
объем на поверхности моря, P
– давление.

Давление на дне морей и океанов. Исследование морских глубин.

автор Доронина Мария Вт Фев 25, 2014 6:41 pm

Глубина океанов достигает нескольких километров. Поэтому на дне океана огромное давление.Так, например, на глубине 10 км давление составляет около 100 000 000 Па.

На очень больших глубинах уже начинает быть заметной сжимаемость воды: вследствие сжатия плотность воды в глубоких слоях больше, чем на поверхности, и поэтому давление растет с глубиной несколько быстрее, чем по линейному закону, и график давления несколько отклоняется от прямой линии. Добавка давления, обусловленная сжатием воды. На наибольшей глубине океана, равной 11 км, она достигает почти 3% от полного давления на этой глубине.

Но несмотря на это, на дне океана есть жизнь. Преимущественно обитатели этих мест рыбы. Для них характерны большие размеры и причудливые формы.Как же рыбы выдерживают тяжесть слоя воды толщиной в несколько километров? Им это не причиняет никаких болезненных ощущений. Дело в том, что тело, мышцы и кости рыб пропитаны водой, и рыба ощущает одинаковое давление изнутри и снаружи. Но если вытащить глубоководную рыбу на поверхность воды, внутреннее давление перестает уравновешиваться наружным. Рыбу раздувает, глаза выпучиваются, внутренности выворачиваются через рот. В таком раздутом виде рыба уже не может погрузиться на глубину. Тела таких рыб способны выдерживать давление в миллионы паскалей.

Человек при специальной тренировке может без особых предохранительных средств погружаться на глубины до 80 м, давление воды на таких глубинах около 800 кПа. На больших глубинах, если не принять специальных мер защиты, грудная клетка человека может не выдержать давление воды. Для защиты применяют специальные водолазные костюмы. Ещё в 1839 году в России начали появляться английские водолазные костюмы, изобретенные Джоном Дином. Это водолазное снаряжение представляло собой совмещение скафандра Зибе с мощной помпой. Данное снаряжение довольно быстро развивалось, и уже к середине XIX века фактически являлось прототипом современного двенадцатиболтового вентилируемого снаряжения. Чуть позже в России появляется аналог современного трёхболтового снаряжения, изобретённый французом Огюстом Дейнерузом (фр.)С 1860-х годов было налажено производство двенадцатиболтового снаряжения на российских заводах,. примерно с этого времени в штат экипажа крупных судов были введены корабельные водолазы.

Погружаться под воду люди начали достаточно давно. Уже в 4 тысячелетии до нашей эры находились смельчаки, которые ныряли в бездну, чтобы добыть кораллы. Так же известны случаи, когда воины под водой выстраивали целые искусственные рифы для вражеского судна или же совершали другие мелкие шалости, например, обрезали якоря. Для дыхания они приспосабливали трубки и мешки с воздухом. Но такие устройства были неудобны – мешки постоянно всплывали на поверхность, да и воздуха в них вмещалось маловато. В настоящее время на глубинах до 90м используется водолазный костюм, выполненный из прорезиненной ткани. Он даёт возможность водолазу быть под водой подвижным, способным к любой работе. Так же используется акваланг, который представляет собой баллон со сжатым воздухом. Современный акваланг был изобретён в 1943 году известным французским исследователем Жак-Ивом Кусто в сотрудничестве с талантливым инженером Эмилем Ганьян. Акваланг произвёл революцию в изучении и освоении Мирового океана — человек почувствовал себя в чужой стихии совершенно свободным. За первым изобретением сразу последовали другие.

Современные подводные лодки способны выдержать давление воды на больших глубинах погружения. Внутри прочный корпус разделен на отсеки переборками, что повышает живучесть корабля в случае течи. Глубина погружения – одна из главных характеристик подводного корабля. До первой мировой войны считалась достаточной 50-метровая глубина, так как позволяла подводной лодке укрыться и не быть обнаруженной противником. Позже, с увеличением глубины возрастала свобода движения, лодка становилась мобильнее. На сегодняшний день возможная глубина погружения лодок может составлять в среднем 700 м.

Доронина Мария новичок

  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Выберите документ из архива для просмотра

Выбранный для просмотра документ Давление на дне морей и океанов.docx

Океаны и моря могли бы поглотить самые высокие горы, настолько чудовищны их глубины. Мы можем представить себе гору высотой 8–9 километров, но представить себе глубину океана 8–10 километров трудно даже людям с богатым воображением. На дне океана огромное давление. Так, например, на глубине 10 км (а есть и большие глубины) давление составляет около 100 млн. Па.

Несмотря на это, вследствие малой сжимаемости воды, плотность её на дне океанов лишь немного больше, чем вблизи поверхности. Сравнительно недавно, лет 100 назад, о жизни в океанских глубинах было известно совсем мало, и любознательность человека могла питаться лишь фантазией поэтов, изображавших морские глубины, населенными ужасными чудовищами. Но современная наука раскрыла многие тайны моря. Рыбы извлечены из глубин 7000 метров, но и это не предел распространения глубоководных рыб.

Ловцы жемчуга могут нырять на глубину 20 – 30 метров, задерживая дыхание на 1 – 2 минуты. Человек при специальной тренировке может без особых предохранительных средств погружаться на глубины до 80 м, где давление достигает около 800 000 Па. На больших глубинах, если не принять специальных мер защиты, грудная клетка человека может не выдержать давления воды.

При очистке дна рек, ремонте подводных частей кораблей, плотин, при подъеме затонувших судов людям приходится работать на разной глубине. Для этого применяют специальные водолазные костюмы (скафандры).

Водолазный костюм изготавливают из прорезиненной ткани и надевают его поверх теплой одежды. На верхнюю часть костюма навинчивают металлический шлем с окошками из толстого стекла. Ботинки водолаза имеют свинцовые подошвы, а на его грудь и спину надевают свинцовые грузы, иначе водолаз не погрузится в воду. В шлем по шлангу непрерывно подают воздух для дыхания. Однако шланг стесняет движения водолаза под водой и уменьшает расстояние, на которое он может удаляться от места погружения.

Лейтенант ВМФ Франции Жак Ив Кусто и инженер Эмиль Ганьян сконструировали автоматический акваланг – устройство, позволяющее свободно дышать под водой газом из баллона. В 1943 году получили патент на своё изобретение. Запас воздуха, сжатый под высоким давлением, содержится в баллонах, которые крепятся на спине пловца. Регулятор, укрепленный на баллоне, подает воздух под тем же давлением, что и на той глубине, на которой находится аквалангист. Для этого служит клапан. С этим оборудованием ныряльщик мог долго оставаться под водой. Дыхание у подводного пловца такое же естественное, как на поверхности. Единственное, что должен сделать ныряльщик, чтобы получить кислород, — это сделать вдох, и акваланг подаст ему порцию воздуха под необходимым давлением. После изобретения акваланга подводное плавание широко распространилось по миру.

С этим оборудованием ныряльщик мог долго оставаться под водой. Дыхание у подводного пловца такое же естественное, как на поверхности. Единственное, что должен сделать ныряльщик, чтобы получить кислород, — это сделать вдох, и акваланг подаст ему порцию воздуха под необходимым давлением. После изобретения акваланга подводное плавание широко распространилось по миру. Аквалангом пользуются и спортсмены- пловцы.

Для исследования моря на больших глубинах используют батисферы и батискафы.

Батисфера используется для погружения на глубину 165м – 1км . Её опускают с подводного судна с помощью троса.

Батискаф не связан тросом с кораблём, он имеет собственный двигатель и может передвигаться на большой глубине в любом направлении.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Со школьных лет всем известно, что вода плотнее воздуха. Из-за этого изменение давления под водой с погружением происходит быстрее, чем смена его при увеличении высоты. Так, при спуске на 10 метров происходит рост давления на одну атмосферу. В глубоких океанических впадинах, достигающих 10 тысяч метров, этот показатель составляет 1 тысячу атмосфер. Как узнать, как изменяется давление под водой и как оно влияет на живых существ, будет описано ниже.

Опасности фридайвинга

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Погружение на большие глубины без акваланга имеет свою специфику. Длится оно обычно не более 7-10 минут (12 минут — максимальное зарегистрированное время задержки дыхания). Тем не менее этого оказывается достаточно, чтобы кровь успела насытиться избыточным азотом: огромное давление на глубине сжимает грудную клетку, так что объём лёгких уменьшается в несколько раз, а плотность воздуха, набранного в них при вдохе перед погружением, пропорционально возрастает.

В среднем объём человеческих лёгких составляет от 4 до 6 литров. Лёгкие «крупногабаритного» натренированного ныряльщика могут вмещать до 10 литров воздуха.

Возьмём «компромиссный» вариант — 7,5 литра. При погружении без акваланга на 40 метров их объём уменьшится до полутора литров, а плотность воздуха в них возрастёт в 5 раз. На глубине 120 метров их объём составит менее 600 миллилитров, а давление воздуха в них возрастёт до 12,5 атмосфер.

Таким образом, азотный наркоз и отчасти декомпрессионная болезнь угрожают не только аквалангистам, но и ныряющим на задержке дыхания фридайверам (пусть и в существенно меньшей степени, поскольку воздух в их лёгких не пополняется на протяжении всего погружения).

Однако сверх этого людей, занимающихся фридайвингом, поджидают дополнительные опасности:

Обжатие грудной клетки

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

1. Обжатие грудной клетки. При погружении на большие глубины объём лёгких под давлением воды может уменьшиться настолько, что фридайвер будет тяжело травмирован — вплоть до летального исхода.

В медицинских источниках усреднённый теоретический предел погружения без акваланга указывается равным 30-50 метрам. Индивидуальный теоретический предел погружения рассчитывается исходя из объёма лёгких и, как правило, при самых благоприятных показателях не превышает 120 метров.

Естественно, торжествующая практика порой разгромно побивает занудную теорию. Но людей, побивших теорию, чьи имена на слуху у всех фридайверов, — единицы. А вот  безвестных ныряльщиков, которые своей смертью подтвердили надёжность теории, — многие и многие сотни. Так что подумайте, нужно ли именно вам идти на рекорд 🙂

Гипоксия

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

2. Следующая опасность — гипоксия (кислородная недостаточность), вызывающая потерю сознания, что под водой, мягко говоря, нежелательно. Не буду вдаваться здесь в описание физиологических особенностей этого явления, тем более что существует несколько вариантов развития гипоксии при фридайвинге.

Про анемометры:  Естествознание для взрослых

Напомню лишь, что объём лёгких невелик и, даже имея специальную подготовку, при глубоководном погружении очень легко просчитаться и уйти «в минус» по кислороду.

Обжим маски и барторавмы

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

3. Еще одна опасность — обжим маски, а также баротравма среднего уха и гайморовых полостей. Более редкий и экзотический случай — баротоавма зуба (если в результате некачественного пломбирования в нём остался пузырёк воздуха).

Во всех этих случаях причина травмы — разница между давлением в воздушных полостях тела (либо полостях, прилегающих к телу, как подмасочное пространство) и давлением воды снаружи. При отсутствии лор-заболеваний в активной фазе всё это (кроме баротравмы зуба, от которой нет «противоядий», кроме повторного пломбированмя) легко предотвратить продувкой ушей и носа. Но при быстром погружении можно зазеваться и не успеть вовремя выровнять давление.

Опасности глубоководных погружений с аквалангом

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

В чём опасность глубоководных погружений? Корень всех проблем — в высокой плотности воды, которая в почти в 800 раз плотнее воздуха. К примеру, на земле пуля, выпущенная из стрелкового оружия, пролетает от нескольких сотен метров до нескольких километров. Под водой дальность её полёта не превышает трёх метров.

Из-за высокой плотности давление под водой увеличивается на одну атмосферу через каждые десять метров. На максимальной для любительского дайвинга глубине 40 метров оно будет равно 5 атмосферам, на глубине 100 метров — 11, а на 330 метрах составит 34 атмосферы!

Поскольку регулятор акваланга подаёт дыхательную смесь в лёгкие ныряльщика под давлением, равным давлению воды, уже на глубине десяти метров он дышит воздухом в два раза более концентрированным, чем на суше. Чем глубже погружение, тем больше газов поступает в кровь дайвера при дыхании.

Зависимость прямо пропорциональная: при давлении в две атмосферы в крови в два раза больше растворённых газов, при трёх атмосферах — в три и так далее. Разумеется, чем меньше времени дайвер провёл на глубине, тем сильнее будет отклонение от этой закономерности.

Попутно замечу, что с глубиной сокращается время, на которое аквалангисту хватит запаса воздуха в баллонах. Давайте немного посчитаем.

Расходование воздуха на глубине

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Вопрос для тех, кто любит задачки с подвохом: на сколько вдохов хватит дайверу воздуха, содержащегося в пятнадцатилитровом баллоне под давлением, равным атмосферному? Правильный ответ см. в конце статьи, а я тем временем продолжу 🙂

Если воздух закачан в баллон под давлением 300 атмосфер, на поверхности его хватит примерно на 8970 вдохов. Если у вас получилась другая цифра, всё-таки загляните в конец статьи 🙂 Положим, человек дышит спокойно и размеренно и делает вдох каждые две секунды. В этом случае он обеспечен запасом воздуха примерно на пять часов.

На глубине 10 метров давление, как я уже упоминал, равно двум атмосферам, поэтому с каждым вдохом в лёгкие аквалангиста поступает уже не поллитра, а литр воздуха. Таким образом, запас воздуха в баллоне будет исчерпан вдвое быстрее — его хватит только на 4470 вдохов. Соответственно сократится и максимальное время пребывания под водой.

На глубине 330 метров при вдохе расходуется 17 литров воздуха. Таким образом, у аквалангиста всего 235 вдохов вместо почти девяти тысяч и менее 8 минут времени — после этого воздух из баллона перестанет поступать. Правда, его останется там ещё около 500 литров (под давлением 34  атмосферы). При подъёме, по мере падения наружного давления, этот воздух можно будет использовать.

Оговорюсь, что пример этот условный — из серии про сферического коня в вакууме. Во-первых, темп вдоха-выдоха зависит от того, насколько тренирован аквалангист, как сильно он волнуется, и от множества других факторов (известно, что новичок расходует в среднем в полтора-два раза больше воздуха, чем дайвер-профессионал). А во-вторых и в-главных, на такую глубину на воздухе никто не погружается (почему — обсудим чуть позже).

Итак, какие же проблемы ожидают аквалангиста при глубоководных погружениях вследствие того, что он дышит воздухом под давлением, многократно превосходящим атмосферное?

Кислородное отравление

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

1. Проблема первая — кислородное отравление. В высоких концентрациях кислород губителен для нашего организма и действует как сильнейший яд.

Если в баллонах акваланга находится обычный атмосферный воздух с 21% кислорода и 79% азота, уже на глубине 70 метров концентрация кислорода (а говоря более терминологично, его парциальное давление) превышает безопасный уровень, что чревато  поражением центральной нервной системы.

Граница зоны кислородного отравления довольно подвижна и  зависит от индивидуальных физиологических особенностей, уровня физической подготовки и даже общего состояния организма на момент погружения. По сведениям медицинских источников, кислородное отравление в тяжёлой форме гарантированно наступает при парциальном давлении кислорода, равном 2,5-3,0, т.е. на глубинах свыше 130 метров.

Чем глубже погружение — тем выше риск отравления кислородом. Поэтому глубоководные погружения «на воздухе» заслуженно считаются одним из самых рискованных видов дайвинга. Изменение процентного содержания кислорода и его сочетание с другими газами (вместо азота) снижают вероятность кислородного отравления.

Азотный наркоз

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

2. Проблема вторая — азотный наркоз. Высокая концентрация азота в крови оказывает на организм воздействие, подобное наркотическому или алкогольному опьянению: дайвер испытывает чувство беспричинной эйфории (либо напротив — беспокойства), утрачивает способность к концентрации внимания, перестаёт трезво оценивать свои действия, утрачивает чувство безопасности; возможны кратковременные потери памяти.

По словам Кусто, человек, находящийся под воздействием азотного наркоза, вполне способен вытащить загубник изо рта, решив в порыве пьяной щедрости поделиться с проплывающей мимо рыбой кислородом.

Физиологическая природа азотного наркоза до конца не изучена. Как правило, появление этого эффекта связывают с растворением азота в жировом слое, покрывающем нервные клетки, что препятствует распространению нервных импульсов.

Азот — единственный «наркотик», не вызывающий привыкания, не дающий в долгосрочной перспективе никаких отрицательных эффектов, от действия которого можно почти мгновенно избавиться, всплыв на меньшую глубину.

Граница зоны азотного наркоза так же, как и граница зоны кислородного отравления, подвижна. Наиболее чувствительные люди ощущают первые симптомы азотного опьянения уже на глубине 24 метров.

Среднестатистический дайвер подвергается действию азотного наркоза в настолько сильной форме, что это может вызвать проблемы с безопасностью, на глубинах более 40 метров. Это одна из причин, по которым нижняя граница любительских погружений установлена именно на таком уровне.

Чтобы избежать азотного наркоза, при глубоководных погружениях используют особые газовые смеси, носящие родовое название «тримикс» (от triple — тройной и mix — смесь); в России иногда используется аббревиатура КАГС (гислородно-азотно-гелиевая смесь).

Один из распространённых вариантов тримикса: 18% кислорода, 42% гелия и 40% азота. Как видим, содержание кислорода, по сравнению с атмосферным воздухом, здесь уменьшено на 3% (страховка от кислородного отравления), а содержание азота — почти вдвое (что позволяет пропорционально увеличить глубину безопасного погружения, без риска азотного наркоза).

Иногда используется гелиокс (смесь кислорода и гелия). Однако гелий производится в промышленных масштабах лишь в немногих странах (в том числе в США и в России), поэтому заправка баллонов тримиксом или гелиоксом обходится примерно в 5 раз дороже, чем обычным атмосферным воздухом.

При погружениях на глубины свыше 100 метров аквалангист, как правило, попеременно дышит несколькими смесями с разным процентным содержанием кислорода, азота и гелия.

Кессонная болезнь

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

3. Проблема третья — декомпрессионная (кессонная) болезнь. Как я уже говорил, чем глубже погружается дайвер и чем больше времени проводит на соответствующей глубине, тем больше  кислорода, азота и / или гелия, растворяется в его крови.

В теории, пребывание на глубине трёхсот тридцати метров приводит к тридцатичетырёхкратному перенасыщению крови ныряльщика азотом / гелием, по сравнению с пребыванием на поверхности. На самом деле, этого не происходит: чтобы кровь успела насытиться избыточным газом в полном объёме, нужно провести на этой глубине определённое время.

При совершении же экстремальных погружений дайвер обычно задерживается на максимальной глубине не дольше нескольких секунд, достаточных для того, чтобы зафиксировать рекорд, и немедленно начинает подъём.

Но даже этих секунд (с учётом общей продолжительности погружения и всплытия) оказывается достаточно, чтобы кровь перенасытилась газами.

Декомпрессионная болезнь возникает при нарушении режима подъёма на поверхность. Рассмотрим классический пример, который приводят, наверное, все, кто пишет о кессонной болезни 🙂

Представьте себе бутылку шампанского. Когда она закупорена, давление в ней может достигать шести атмосфер. Углекислый газ, образовавшийся в процессе брожения, полностью растворён в вине. Но стоит открыть пробку, как как избыточная углекислота из-за разности давлений вскипает множеством пузырьков, которые и придают шампанскому его игристые свойства.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Аналогичный процесс происходит в крови водолаза: выделяющиеся в большом количестве пузырьки азота закупоривают кровеносные сосуды и могут вызвать болезненные явления разной степени тяжести — вплоть до летальных.

В любительском дайвинге все погружения планируются как бездекомпрессионные. Иначе говоря, время пребывания под водой, в зависимости от глубины погружения, рассчитывается так, чтобы в любой момент можно было без вредных для организма последствий осуществить контролируемое аварийное всплытие (подъём на поверхность со скоростью не более 18 метров в минуту).

Если дайвер приближается к бездекомпрессионному пределу пребывания под водой, рекомендуется для подстраховки совершить так называемую «остановку безопасности» на глубине пяти метров в течение трёх минут. Принцип бездекомпрессионности — ещё одна причина, по которой для любительского дайвинга установлен сорокаметровый лимит глубины.

При глубоководных погружениях для дайвера обязательны декомпрессионные остановки (тем более продолжительные, чем большая глубина была им достигнута), для того чтобы избыточный азот / гелий успел  вывестись из крови. В результате подъём может растянуться на несколько часов, что требует дополнительных баллонов с дыхательной смесью, заранее подвешенных на тросе на уровне  декомпрессионных «стоянок», и серьёзной поддержки с поверхности.

Надо заметить, что гелий, в отличие от азота, быстрее «вскипает» в крови. Таким образом, гелиевые дыхательные смеси, успешно защищая аквалангиста от азотного наркоза, существенно увеличивают время декомпрессии. За всё, как известно, приходится платить 🙂

Попутно — вопрос для самых въедливых 🙂 Почему, в отличие от гелия и азота, кислород не вызывает кессонной болезни?

Физические расчеты

Плотность соленой морской воды на 1-2% выше показателя пресной жидкости. Поэтому с определенной точностью можно высчитать, какое давление под водой, потому что при погружении на каждые 10 метров происходит его рост на одну атмосферу. К примеру, подводная лодка на глубине 100 метров испытывает давление в 10 атмосфер, что можно сравнить с показателями внутри парового котла в паровозе. Из этого следует, что каждому слою в море соответствует свой гидростатический показатель. Все подводные лодки снабжены манометрами, которые измеряют давление воды за бортом, на основании чего можно определить степень погружения.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

На большой глубине становится заметной сжимаемость воды, поскольку ее плотность в глубоких слоях выше, чем на поверхности. И давление растет быстрее, чем по линейному закону, из-за чего график слегка отклоняется от прямой линии. Дополнительное давление, вызванное сжатием жидкости, увеличивается пропорционально квадрату. При спуске на 11 км оно составляет около 3% от всего давления на этой глубине.

Термические свойства морской воды

К ним относятся
температура, удельная теплоемкость,
теплопроводность, теплота испарения
(конденсации) и теплота плавления
(льдообразования), температура наибольшей
плотности и температура замерзания
морской воды, потенциальная температура.

Удельная
теплоемкость
определяется количеством тепла, которое
необходимо затратить на нагрев 1 г
вещества на 10С.
Удельная теплоемкость морской воды
зависит от температуры, солености и
давления и уменьшается с их увеличением.

Различают
теплоемкость при постоянном давлении
Ср
и теплоемкость при постоянном объеме
Сv.
Для твердых тел и жид­костей более
важной физической характеристикой
является теплоемкость при постоянном
давлении Ср,
которая
может быть практически измерена.
Теплоемкость при постоянном объеме Сv
имеет
значение при изучении распространение
звука в воде. В этом случае она определяется
по теплоемкости при постоянном давлении,
так как измерить ее непосредственно
затруднительно. При расчетах используется
отношение γ = Ср/
Сv
приблизительно
равное 1 для морской воды.

Теплоемкость воды
выше, чем у большинства веществ (кроме
водорода и жидкого аммиака). Воздух и
горные породы имеют удельную теплоемкость
значительно меньше, чем вода. Высокая
теплоемкость воды по сравнению с
теплоемкостью атмосферы и суши оказывает
огромное влияние на характер тепловых
и динамических процессов, протекающих
в атмосфере и океане. Она способствует
накоплению больших запасов тепла в
теплую часть года в океане, которое
затем постепенно отдается атмосфере
зимой. При охлаждении на 1°С одного
объема воды море отдает в атмосферу
тепло, которое нагревает на 1°С более
3000 таких же объемов воздуха. Известно,
что только верхний 10-метровый слой
океана содержит тепла в 4 раза больше,
чем вся атмосфера. Даже незначительные
изменения температуры этого слоя связаны
с мощными потоками тепла в атмосферу.
Обладая способностью поглощать и
высвобождать большое количество тепловой
энергии, вода смягчает резкие колебания
климата на Земле, особенно над самим
океаном и прибрежными частями материков.

Про анемометры:  Чем замазать газовую трубу чтобы не пропускал газ

Теплопроводностью
морской воды
называется
количество тепла, переносимое в единицу
времени через единичную площадку,
расположенную перпендикулярно направлению
градиента температуры, равного единице.
Она наибольшая среди всех распространенных
в природе жидкостей.

Теплопроводность
морской воды характеризуется коэффициентом
молекулярной теплопроводности,
который
возрастает с увеличением температуры
и давления и уменьшением соле­ности.
Но перенос тепла за счет молекулярной
теплопроводности идет очень медленно,
поэтому для Мирового океана основную
роль играет турбулентная теплопроводность
(передача тепла большими объемами воды
при их вихревом движении), коэффи­циент
которой в тысячи раз больше коэффициента
молекулярной теплопроводности. Но даже
на молекулярном уровне тепло передается
через воду примерно в 100 раз быстрее,
чем соли. Эта разница в скорости
обеспечивает существование уникального
механизма перемешивания, называемого
двойной диффузией, благодаря которому
массы воды в толще океана обмениваются
теплом и солями.

Удельная
теплота испарения (конденсации) морской
воды
– количество тепла, которое расходуется
на превращение 1 г воды в пар при неизменной
температуре.

Вода не переходит
из одного состояния в другое просто
так. Каждый переход требует затрат
тепловой энергии, а общепринятой единицей
для измерения тепловой энергии является
калория. Чтобы превратить воду в пар,
нужно сообщить ей определенное количество
калорий тепла. Чтобы превратить пар в
воду, от него нужно отнять столько же
калорий.

По
сравнению с другими веществами вода
обладает очень большой теплотой
испарения. 1
грамму нагретой до кипения дистиллированной
воды нужно сообщить 540 кал, чтобы
превратить ее в пар.
Это достаточно большая величина – ее
хватило бы на то, чтобы повысить
температуру чашечки чая на 6оС.

Испарение играет
важную роль в теплообмене между океаном
и атмосферой и является одним из основных
климатообразующих факторов. С поверхности
Мирового океана в среднем за год
испаряется слой воды толщиной 1.2 м. При
этом с поверхности океана вместе с паром
передается в атмосферу громадное
количество тепла – почти 25% поступающего
от Солнца. Перенос пара в атмосфере
играет определяющую роль в переносе в
полярные районы избытка тепла,
образующегося при поглощении солнечной
радиации в тропиках. Процесс высвобождения
этого скрытого тепла обеспечивает
энергию для образования тропических
циклонов, тайфунов и ураганов.

Удельная
теплота плавления (кристаллизации)

морской воды – количество
тепла, необходимого для плавления 1 г
морского льда данной температуры и
солености. Теплота плавления как
пресного, так и морского льда значительно
больше, чем теплота плавления других
веществ, за исключением аммиака.
1 г воды при замерзании и превращении в
лед должен потерять около 80 кал, и,
наоборот, столько же тепла высвобождается
при таянии льда. Лед
играет важную роль в концентрации
тепловой энергии, переносимой вокруг
земного шара. Во-первых, ледяной покров
изолирует поверхностные воды океана
от атмосферы. Вследствие этого океаны
получают меньше солнечной радиации,
т.к. значительная часть ее отражается
ледяной поверхностью, но и меньше тепла
уходит из океанов, поскольку океан
изолирован льдом от атмосферы. Во-вторых,
при образовании морского льда большая
часть солей из него переходит в
нижележащие слои воды, увеличивая ее
плотность, что приводит к погружению
воды и формированию новых водных масс.
В масштабах всех океанов ежегодно
замерзает и тает около 18000 км3
воды. Тепло, высвобождаемое или поглощаемое
в процессе образования и таяния льда,
дает существенный вклад в глобальный
тепловой баланс Мирового океана.

Температура
наибольшей плотности и температура
замерзания морской воды.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

ресная
вода имеет наибольшую плотность при
+40С
и замерзает при 00С.
С повышением солености температура
наибольшей плотности (Тмах.плт.)
и температура замерзания (Тзамерз.)понижаются
почти линейно (рис.4), причем температура
наиболь­шей плотности понижается
быстрее, чем температура замерзания.
Из графика видно, что при значении
солености S
=24.695‰
кривые пересекаются, образуя характерную
точку, в которой температура замерза-ния
и температура наи­большей плотности
равны: Тмах.плт
= Тзамерз.
=-
1.330
С.

Рис. 4. Температура
наибольшей плотности и температура
замерзания морской воды

При
солености меньшей 24.695‰ температура
наибольшей плотности лежит выше
температуры замерзания, как и для пресной
воды. Такие воды
называют солоноватыми.
При солености большей 24.695‰ температура
наибольшей плотности лежит ниже
температуры замерзания и такая вода
никогда не достигает температуры
наибольшей плотности, так как замерзает
раньше. Воды с соленостью большей 24.695‰
называют
морскими. Деление
на
эти
два типа вод – солоноватые
и
морские
было сделано русским океанографом Н.
М. Кни­повичем.

Морские воды в
отличие от пресных и солоноватых с
понижением температуры всегда увеличивают
свою плотность вплоть до замерзания.
Эти особенности влекут за собой различия
в конвекции, замерзании, тепловом режиме
в морских и солоноватых водоемах.

При
замерзании морской воды происходит
выделение соли из образовавшегося льда,
из-за чего соленость незамерзшей воды
возрастает. Но с увеличением солености
понижается температура замерзания.
Следовательно, одной
из особенностей льдообразования в
морской воде будет то, что этот процесс
происходит только при непрерывном
понижении температуры.
В пресной же воде замерзание происходит
при неизменной температуре 00С.

Вторая особенность
льдообразования в морской воде связана
с точкой пересечения кривых температуры
наибольшей плотности и температуры
замерзания. Температура наибольшей
плотности воды с соленостью меньше
24.695‰, так же как и пресной воды, лежит
выше температуры ее замерзания. Поэтому
процесс замерзания развивается в такой
воде так же, как в пресной. Осенью
начинается общее выхолаживание водоемов.
Охлаждается, прежде всего, поверхностный
слой, плотность воды которого при этом
повышается, и вода с поверхности
опускается вниз, а на ее место поднимается
более теплая, но менее плотная вода.
Благодаря перемешиванию вся толща воды
достигает сначала определенной
температуры (гомотермии), равной
температуре наибольшей плотности. При
дальнейшем охлаждении плотность воды
поверхностного слоя начинает уменьшаться
и перемешивание прекращается. Для
образования льда в воде с соленостью
меньше 24.695‰ оказывается достаточным
ее охлаждение до температуры замерзания
сравнительно тонкого поверхностного
слоя.

Температура
наибольшей плотности воды с соленостью
большей 24.695‰ лежит ниже температуры
ее замерзания. При охлаждении такой
воды перемешивание во время замерзания
не прекращается. Поэтому для образования
льда необходимо охладить значительно
больший по толщине поверхностный слой,
чем при замерзании пресной и солоноватой
воды.

Если
под действием каких-либо факторов
происходит сжатие или расширение объ­ема
воды без теплообмена с окружающей
средой, то оно сопровождается изменением
температуры, которое называется
адиабатическим. Опускающийся в глубину
некоторый объем воды, попадая в область
большого давления, сжимается, что
приводит к адиабатическому повышению
температуры. При подъеме воды происходит
обратное явление. Температура, которую
при­нимает вода, адиабатически
охладившись при подъеме с глубины на
поверхность, называется
потенциальной температурой.

Для
нахождения потенциальной температуры
надо температуру in
situ
исправить адиабатической поправкой,
приводимой в «Океанографических
таблицах».

Для
воды на глубине в несколько тысяч метров
различия между температурой in
situ
и потенциальной температурой составляют
несколько десятых долей градуса.
Поскольку для изучения процессов в
придонных слоях воды океанологам нужно
знать температуру до сотых долей градуса,
эта разница в температуре имеет решающее
значение. Так, если 1 м3
с поверхности опустить на глубину 5 км,
где давление в 500 раз выше атмосферного
(5000 дбар), то этот объем уменьшился бы
на 2%. Более того, при сжатии температура
воды повысилась бы почти на 0,5оС.
Поскольку адиаба­тические изменения
температуры морской воды невелики, для
практических целей адиабатические
поправки вычисляют на каждые 1000 м.

Уплотнение
при смешении – увеличение
плотности морской воды при смешении
слоев, различающихся температурой и
соленостью. Уплотнение при смешении
обусловлено нелинейностью зависимостью
плотности воды от ее температуры и
солености, что вызвано перестройкой
молекул воды при изменении этих величин.
Вследствие нелинейной зависимости
плотности от тем­пературы и солености
вода может иметь одинаковую плотность
при двух различных значениях температуры
и солености.

Если
смешать два объема воды в точках А
и
Б
с одинаковой плотностью σ =27.00, один из
которых имеет температуру 3.20С
и соленость 33.5‰, другой температуру
6.70С
и соленость 34.0‰, то смесь приобретает
среднюю температуру 5.00С
и соленость 34.8‰, которым в точке С
соответствует более высокая плотность
σ =27.05 (рис.5). Как видно, плотность,
соответствующая точке С, больше, чем в
точках А
и
Б,
т.
е. наблюдается уплотнение при смешении.
В результате смешения двух объемов воды
произошло повышение плотности смеси.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

плотнение
при смешении вызвает конвекцию в море.
Оно имеет большое значение в формировании
глубинных и придонных вод океана.

Рис. 5. Уплотнение
при смешении двух объемов морской воды

Давление воды

Ныряя, аквалангист или пловец сталкивается с гидростатическим давлением по всей поверхности тела, при этом оно превышает нормальные показатели его организма. Хотя тело водолаза может не соприкасаться с водой напрямую за счет резинового костюма, он сталкивается с тем же давлением, что оказывает влияние на тело пловца, поскольку воздух в скафандре требуется сжать с учетом показателей окружающей среды. Из-за этого даже подаваемый через шланг воздух для дыхания должен закачиваться с учетом давления воды на предполагаемой глубине. Тот же показатель обязан быть у воздуха, доставляемого из баллонов в маску аквалангиста. Таким образом, ныряльщикам приходится дышать воздухом с непривычными показателями.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Не поможет от давления и водолазный колокол или кессон, поскольку в нем следует сжать воздух, чтобы он не попал под колокол, то есть увеличить до показателей окружающей среды. По этой причине при постепенном погружении происходит постоянная подкачка воздуха с расчетом на давление воды на достигнутой глубине.

Высокие показатели плохо влияют на самочувствие и здоровье человека, из-за чего есть определенный предел, до которого могут работать люди без вреда для здоровья. Обычно при нырянии в водолазном костюме он достигает 40 метров, что соответствует 4 атмосферам. Опуститься на большую глубину водолаз может только в жестком скафандре, который примет на себя давление воды. В нем можно спокойно погрузиться до 200 метров.

Исследования давления под водой на глубине

Поначалу батискаф плавает по воде, словно всплывшая подводная ложка. Для начала погружения в пустые балластные отсеки вливается забортная вода, из-за чего конструкция начинает опускаться под воду все глубже и глубже, пока не достигнет дна. Для всплытия на поверхность выполняется сброс балласта, и без лишнего груза батискаф легко поднимается на поверхность.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Самое глубокое погружение с использованием батискафа было выполнено 23 января 1960 года, когда он пробыл 20 минут в Марианской впадине на глубине 10919 метров под водой, где давление составляло более 1150 атмосфер (расчет проводился с учетом повышения плотности жидкости из-за сжатия и солености). По итогу эксперимента исследователи обнаружили живых существ, обитающих даже в таких труднодоступных местах.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Давление в море и морские животные

Хотя ранее были указаны огромные значения давления, имеющего место на дне моря, для морских животных это не столь существенные показатели. Местные обитатели могут в течении суток легко и спокойно переносить огромные колебания этого показателя. Однако некоторые такие животные очень плохо переносят резкую смену давления. К примеру, при извлечении на сушу морской окунь раздуется, особенно если его очень быстро извлечь из воды.

Атмосферное давление под водой достаточно просто рассчитывается. Достаточно запомнить, что на каждые 10 метров приходится 1 атмосфера. Однако на больших глубинах вступают в силу и другие показатели, такие как сжатие и плотность воды. В связи с чем придется проводить расчет с учетом этих значений.

Из формулы гидростатического давления следует, что во всех местах жидкости, находящихся на одной и той же глубине, давление жидкости одно и то же. С увеличением глубины оно возрастает. Особенно больших значений оно достигает на дне морей и океанов. Например, на глубине 10 км давление воды составляет около 100 миллионов паскалей!

Несмотря на огромное давление, существующее на таких глубинах, и здесь обитают некоторые животные: различные иглокожие, ракообразные, моллюски, черви, а также глубоководные рыбы. Организм этих животных приспособлен к существованию в условиях большого давления, и точно такое же давление имеется внутри их.

Сюда не доходит солнечный свет (он угасает уже на глубине 180 м), и потому здесь царствует мрак. Обитатели глубин либо слепые, либо, наоборот, имеют очень развитые глаза. Некоторые из глубоководных животных светятся собственным светом.

Про анемометры:  Помощь при поражении Хлором - Безопасность в быту - Главное управление МЧС России по Самарской области

Человек начал осваивать подводный мир еще в глубокой древности. Опытные, хорошо тренированные ныряльщики (ловцы жемчуга, собиратели губок), задерживая дыхание на 1—2 мин, погружались без всяких приспособлений на глубину 20—30 (а иногда и более) метров.

Опускаться на очень большие глубины человек без специального снаряжения не может. Этому мешает как отсутствие воздуха, так и огромное гидростатическое давление, прогибающее ребра грудной клетки настолько, что они могут не выдержать и сломаться.

Следует иметь в виду, однако, что дышать через трубку, выступающую над поверхностью воды, можно лишь тогда, когда глубина погружения не превышает 1,5 м.

На больших глубинах разность между давлением воды, сжимающим грудную клетку, и давлением воздуха внутри ее возрастает настолько, что у человека уже не хватает сил увеличивать объем грудной клетки при вдохе и наполнять свежим воздухом легкие.

На глубине, превышающей 1,5 м, можно дышать только таким воздухом, который сжат до давления, равного давлению воды на данной глубине.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

В 1943 г. французами Ж. Кусто и Э. Ганьяном был изобретен акваланг — специальный аппарат со сжатым воздухом, предназначенный для дыхания человека под водой (рис. 101). Благодаря этому изобретению плавание под водой стало увлекательным и распространенным видом спорта. Акваланг позволяет находиться под водой от нескольких минут (на глубине около 40 м) до часа и более (на небольших глубинах). Спуски с аквалангом на глубины более 40 м не рекомендуются, так как вдыхание воздуха, сжатого до большого давления, может привести к азотному наркозу. У человека нарушается координация движений, мутится сознание.

При подводных работах на разных глубинах используют специальные водолазные скафандры. Если скафандр мягкий (резиновый), то глубина погружения обычно не превосходит нескольких десятков метров.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Для исследования морей и океанов на больших глубинах используют батисферы и батискафы (рис. 103). Батисферу опускают с надводного судна с помощью троса. Впервые она была использована итальянцем Бальзамелло в 1892 г.

Глубина погружения тогда составляла 165 м; впоследствии она превысила 1 км.

1. Каким образом человек может дышать, находясь под водой? 2. Что препятствует погружению людей без специальных приспособлений иа большие глубины? 3. Что такое акваланг? Почему в нем используется не обычный, а сжатый воздух? 4. Чем отличается батискаф от батисферы?

Оценить диаметр ее молекулы.

Молярная масса воды:

Если молекулы в жидкости упакованы плотно и каждая из них вписывается в куб объемом V1 с ребром d, то

Объем одной молекулы:

Объем одного моля жидкости:

, где: М- ее молярная масса,

Относительная молекулярная масса алюминия Mr=27. Определить его основные молекулярные характеристики.

1.Молярная масса алюминия: M=Mr.10-3

M = 27 .10-3

2. Количество вещества, содержащееся в одном килограмме алюминия:

3. Количество вещества, содержащееся в 1 м3

4. Масса 5 моль алюминия:

5. Число частиц, содержащееся в 1 кг алюминия:

6. Число частиц, содержащееся в 1м3

7. Порядок величины радиуса атома алюминия, считая, что атомы имеют форму шара и

Характеристики молекул газа

Найти концентрацию молекул, гелия (М=4.10-3 кг/моль) при нормальных условиях (р=105Па, Т=273К), их среднеквадратичную скорость и плотность газа.

2.Среднеквадратичная скорость молекул:

С какой глубины в водоеме всплывает пузырек воздуха, если при этом его объем увеличивается в 2 раза?

Мы не знаем, одинаковой ли остается температура воздуха в пузырьке. Если она одинакова, то процесс всплытия описывается уравнением pV=const. Если изменяется, то уравнением pV/T=const.

Оценим, большую ли ошибку мы допускаем, если пренебрегаем изменением температуры.

Предположим, что мы имеем максимально неблагоприятный результат.Пусть стоит очень жаркая погода и температура воды на поверхности водоема достигает +25 0С(298 К). На дне температура не может быть ниже +4 0С (277К), так как этой температуре соответствует максимальная плотность воды. Таким образом, разность температур составляет 21К. По отношению к начальной температуре, эта величина составляет

(pатм + rgh)V =pатм 2V; ;

Перевернутый вверх дном стакан погружают в водоем. На какой глубине стакан начнет тонуть?

В перевернутом вверх дном стакане закупорен воздух. В задаче утверждается, что стакан начинает тонуть только на некоторой глубине. По всей видимости, если его отпустить на глубине меньшей некоторой критической глубины, он всплывет (предполагается, что стакан расположен строго вертикально и не опрокидывается).

Уровень, находясь выше которого стакан всплывает, а ниже которого тонет, характеризуется равенством сил, приложенных к стакану с разных сторон.

Силами, действующими на стакан в вертикальном направлении, являются сила тяжести, направленная вниз, и выталкивающая сила, направленная вверх.

Выталкивающая сила связана с плотностью жидкости, в которую помещен стакан, и объемом вытесненной им жидкости.

Сила тяжести, действующая на стакан, прямо пропорциональна его массе.

Из контекста задачи вытекает, что по мере погружения стакана, сила, направленная вверх, уменьшается. Уменьшение выталкивающей силы может происходить только за счет уменьшения объема вытесненной жидкости, так как жидкости практически несжимаемы и плотность воды у поверхности и на некоторой глубине одинакова.

Уменьшение объема вытесненной жидкости может происходить за счет сжатия воздуха в стакане, которое, в свою очередь, может идти за счет увеличения давления. Изменение температуры, по мере погружения стакана, можно не учитывать, если нас не интересует слишком высокая точность результата. Соответствующее обоснование приведено в предыдущем примере.

Связь давления газа и его объема при постоянной температуре выражается законом Бойля-Мариотта.

Давление жидкости действительно увеличивается с глубиной и передается во все стороны, в том числе и вверх, одинаково.

Гидростатическое давление прямо пропорционально плотности жидкости и ее высоте (глубине погружения).

Записав в качестве исходного уравнения уравнение, характеризующее состояние равновесия стакана, последовательно подставив в него найденные в ходе анализа задачи выражения и решив полученное уравнение относительно искомой глубины, приходим к тому, что для получения численного ответа нам необходимо знать значения плотности воды, атмосферного давления, массы стакана, его объема и ускорения свободного падения.

Все проведенные рассуждения можно отобразить следующим образом:

Поскольку в тексте задачи нет никаких данных, зададим их самостоятельно.

Плотность воды r=103 кг/м3.

Атмосферное давление 105 Па.

Объем стакана 200 мл = 2 00 .10-3 л = 2 . 10 -4 м3.

Масса стакана 50 г = 5 . 10-2 кг.

Ускорение свободного падения g = 10 м/с2.

На сколько градусов необходимо нагреть воздух внутри воздушного шара, чтобы он начал подниматься вверх?

Задача о подъеме воздушного шара так же, как и задача о тонущем стакане, может быть отнесена к классу статических задач.

Шар начнет подниматься так же, как и стакан тонуть, как только нарушится равенство сил, приложенных к этим телам и направленных вверх и вниз. На шар, так же, как и на стакан, действуют сила тяжести, направленная вниз и выталкивающая сила, направленная вверх.

Выталкивающая сила связана с плотностью холодного воздуха, окружающего шар. Эта плотность может быть найдена из уравнения Менделеева-Клапейрона.

Сила тяжести прямо пропорциональна массе шара. Масса шара, в свою очередь, складывается из массы оболочки и массы горячего воздуха, находящегося внутри него. Масса горячего воздуха также может быть найдена из уравнения Менделеева-Клапейрона.

Схематически рассуждения могут быть отображены следующим образом:

Из уравнения можно выразить искомую величину, оценить возможные значения необходимых для получения численного решения задачи величин, подставить эти величины в полученное уравнение и найти ответ в численном виде.

Комплексная задача на расчет параметров газа

В замкнутом сосуде находится 200 г гелия. Газ совершает сложный процесс. Изменение его параметров отражено на графике зависимости объема от абсолютной температуры.

1. Выразите массу газа в СИ.

2. Чему равна относительная молекулярная масса данного газа?

3. Чему равна молярная масса данного газа (в СИ)?

4. Чему равно количество вещества, содержащегося в сосуде?

5. Сколько молекул газа находится в сосуде?

6. Чему равна масса одной молекулы данного газа?

7. Назовите процессы на участках 1-2, 2-3, 3-1.

8. Определите объем газа в точках 1,2, 3, 4 в мл, л, м3.

9. Определите температуру газа в точках 1,2, 3, 4 в 0С, К.

10. Определите давление газа в точках 1, 2, 3, 4 в мм. рт. ст. , атм, Па.

11. Изобразите данный процесс на графике зависимости давления от абсолютной температуры.

12. Изобразите данный процесс на графике зависимости давления от объема.

Указания к решению:

1. См. условие.

2. Относительная молекулярная масса элемента определяется с помощью таблицы Менделеева.

3. M=Mr·10-3 кг/моль.

7. p=const – изобарический; V=const-изохорический; T =const – изотермический.

8. 1 м3 = 103 л; 1 л = 103 мл. 9.T = t + 273. 10. 1 атм. = 105 Па = 760 мм.рт. ст.

8-10. Можно воспользоваться уравнением Менделеева-Клапейрона, либо газовыми законами Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля.

Ответы к задаче

Относительная влажность воздуха, находящегося в герметично закрытом сосуде при температуре t1=100C, равна j1 = 80%.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Как исследуют моря и океаны

При изучении используются батискафы и батисферы. Батисфера – это стальной шар с пустотой внутри, который выдерживает очень высокое давление морских глубин. В стенку батисферы ставится иллюминатор – герметичное отверстие, закрытое прочными стеклами. Батисферу с исследователем опускают с корабля на стальном тросе до того слоя воды, который не может осветить прожектор. Благодаря этому приспособлению удавалось спуститься до 1 км. Батискафы с батисферой (укрепленной внизу большой цистерной из стали), которая заполнена бензином, может достигнуть еще большего погружения.

Поскольку плотность бензина меньше воды, подобная конструкция может перемещаться в море, словно дирижабль в воздухе. Вместо легкого газа используется бензин. При этом батискаф снабжен запасом балласта и двигателем, благодаря которому он, в отличии от батисферы, может перемещаться самостоятельно, не требуя связи с кораблем на поверхности.

Погружения на рекордные глубины с аквалангом и без

В 2007 году австрийский фридайвер Герберт Ницш (в другой огласовке — Нич) погрузился без акваланга на глубину 214 метров. Ему же принадлежит незарегистрированный рекорд погружения на глубину 249,9 метров (2012 год).

Из-за превышения скорости всплытия Ницш тогда получил серию микроинсультов. В ходе длительной реабилитации ему приходилось заново учиться владеть руками и ногами, восполнять пробелы в памяти. Однако благодаря умелому лечению, крепкому организму, а главное, несгибаемой силе воли ему удалось восстановить прежнюю форму.

https://youtube.com/watch?v=zqhCFovhVlE%3Ffeature%3Doembed

Герберт Ницш. Рекордное погружение на 214 метра без акваланга

В 2013 году российский спортсмен Александр Костышен совершил погружение по методике фридайвинга (на задержке дыхания) на глубину в 265,22 метра. За прошедшие три года этот показатель так и не был перекрыт.

В 2005 году французский учитель начальных классов Паскаль Бернабе погрузился с автономным дыхательным снаряжением на глубину 330 метров.

Правда, это рекорд не был официально зарегистрирован, поэтому на звание абсолютного чемпиона претендует также Нуно Гомес, тогда же, в 2005 году, достигший глубины 318 метров. На спуск у него ушло всего 14 минут; общая же продолжительность погружения, с учетом декомпрессионных остановок (но об этом позже), превысила 12 часов.

https://youtube.com/watch?v=A5raahOdEac%3Ffeature%3Doembed

Нуно Гомес. Мировой рекорд глубоководного погружения с дыхательным аппаратом

Максимальная глубина погружения на атмосферном воздухе составила 156 метров. Этой отметки удалось достичь британскому инструктору Марку Эндрюсу, правда, с огромным риском: после 140 метров он отключился и до глубины 70 метров, куда поднимали его аквалангисты из группы поддержки, так и не приходил в сознание.

И хотя глубина, покорённая новороссийскими дайверами, почти в два раза меньше достигнутого в 2005 году предела, не стоит относиться к ней пренебрежительно.

Влияние на здоровье человека

При долгом нахождении под водой при высоком давлении немалое количество воздуха растворится в крови и других биологических жидкостях тела. Если произойдет быстрый подъем водолаза на поверхность, то растворенный воздух начнет выделяться из крови в виде пузырьков. Резкое выделение пузырьков может привести к появлению сильной боли по всему телу и привести к кессонной болезни. Поэтому поднятие водолаза, долго проработавшего на большой глубине, может занять много времени (несколько часов), чтобы растворенный газ выделялся постепенно и без пузырьков.

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Подводя итоги

Па+ф; -бар = бадр и поф. Гидростатическое давление столба жидкости или газа. с глубины Таблица давления воды на глубине

Хотя рекорд новороссийских дайверов и далёк от мировых достижений в этой области, не стоит относиться к нему пренебрежительно. Погружение на такую глубину — весьма рискованное дело, требующее большого мужества, отличной физической подготовки и высокой квалификации.

Мои поздравления, друзья! 🙂

1. Правильный ответ — не насколько 🙂 Выкачать воздух из из замкнутой ёмкости при давлении, равном атмосферному, способен только вакуумный насос.

2. Кислород, в отличие от азота и гелия, активно расходуется организмом, поэтому он не накапливается в крови поводника в количестве, способном вызвать кессонную болезнь.

См. также: Итак, я сертифицированный дайвер!

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий