فیزیک و طبیعت – غواص و فشار هوا

بیگ بنگ: نیروی وارد شده از سوی آب به بدن یک شیرجه‌ رونده‌ی در حال پایین رفتن در اعماق آب، حتی در آب به نسبت کم عمق استخر شنا هم، به نحو چشمگیری افزایش می‌یابد. اما در سال ۱۹۷۵، ویلیام رودس با استفاده از ماسک غواصی شامل مخلوط خاصی از اکسیژن برای تنفس، از اتاقکی که تا عمق ۳۰۰ متری در خلیج مکزیکو پایین رفته بود، بیرون آمد و سپس موفق شد رکورد شنای تا عمق ۳۵۰ متری را به دست آورد.

diving-kish1اما موضوع شگفت‌آور این است که یک غواص تازه‌کار، که به شنا کردن در استخر عادت دارد، نسبت به وضعیتی که ویلیام رودس داشت، بیشتر در معرض خطر ناشی از نیروی وارد شده از سوی آب حتی کم‌عمق استخر قرار می‌گیرد. غواصان تازه‌کار،  گاهی هم به خاطر بی‌توجهی به این خطر جان خود را از دست می‌دهند.

اما سوال، این خطر هلاکت‌ آفرین بالقوه چیست؟

غواص تازه‌ کار در حال شناکردن در زیر آب استخر، هوای کافی از مخزن هوا می‌گیرد تا ریه‌هایش کاملاً منبسط شود. در این حال، او که در به عنوان مثال در عمق ۰٫۹۵ متر قرار دارد، مخزن هوا را رها و به طرف سطح آب شنا می‌کند. غواص در حین بالا آمدن دستورهای مربوط به عمل دم و بازدم را به خوبی انجام نمی‌دهد. در نتیجه وقتی به سطح آب می‌رسد، اختلاف میان فشار خارجی پیرامون روی بدن او و فشار هوای ریه هایش ۹٫۳ کیلو پاسکال می‌شود.

حال نکته کلیدی این است که وقتی غواص ریه های خود را در عمق مورد نظر از هوا پر کرده است، فشار خارجی روی او و در نتیجه فشار هوای ریه‌هایش بیشتر از فشار هوای عادی ریه‌هایش، بیشتر از فشار هوای عادی، طبق معادله‌ی فشار بوده است. در حین بالا آمدن غواص، فشار خارجی روی او کاهش می‌یابد تا به مقدار فشار جو در سطح آب می‌رسد. در این حالت، فشار خون نیز تا مقدار عادی کاهش پیدا می‌کند. اما چون غواص عمل بازدم را انجام نداده است، فشار هوای ریه‌هایش در مقدار مربوط به عمق مورد نظر باقی می‌ماند.

adelholzener-active-o2-water-diver-small-38400باید توجه داشت که مقدار عمق ۰٫۹۵، قابل ملاحظه نیست و به چشم نمی‌آید. اما همین اختلاف فشار ۹٫۳ کیلوپاسکال (در حدود نه درصد فشار جو) کفایت می‌کند که ریه‌های غواص پاره شود و هوا در خون با فشار پایین نفوذ کند و آنگاه هوا به قلب وارد و موجب مرگ غواص شود. اگر غواص به دستورها توجه کند و عمل بازدم را در حین بالاآمدن به تدریج انجام دهد، فشار هوای ریه‌ها با فشار هوای خارج برابر می‌شود و برایش خطری پیش نمی‌آید.

جهت اطلاع بیشتر به این مطلب توجه کنید: انحلال پذیری گازها در یک محلول با افزایش یا کاهش فشاری که به محلول وارد می‌شود، به میزان قابل توجهی تغییر می‌کند. مقدار گازی که در یک دمای ثابت در مقدار معینی از یک مایع حل می‌شود با فشار جزئی آن گاز در بالای محلول نسبت مستقیم دارد.

advanced-open-water-gozoاثر فشار آب روی بدن غواص ها

خون غواص‌ها در عمق دریا تحت فشار نسبتا زیاد ویژه عمقی که در آن کار می‌کنند با هوا سیر می‌شود. اگر این فشار. در اثر بالا آمدن سریع سطح آب به سرعت برداشته شود، هوا به سرعت از محلول خارج شده و حبابهایی را در سیستم جریان خون غواص ایجاد می‌کند. این حالت که «آمبولی هوایی» نام دارد، بر تحریکات عصبی و سیستم جریان خون  اثر گذاشته و ممکن است مرگ آور باشد. برای پیشگیری از این حادثه از جو هلیوم و اکسیژن به جای هوا که بخش عمده آن اکسیژن و نیتروژن است استفاده می‌شود، زیرا انحلال پذیری هلیوم در خون و مایعات بدن بسیار کمتر از نیتروژن است.

 نویسنده: اسماعیل جوکار/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع:

فیزیک هالیدی، رزنیک، واکر – جلد سوم – ویرایش هشتم

وب‌سایت دانشنامه رشد

image_pdfimage_print
(8 نفر , میانگین : 4٫88 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=28254
اسماعیل جوکار

اسماعیل جوکار

نویسنده این مطلب: اسماعیل جوکار، دانشجوی مقطع کارشناسی فیزیک، علاقمند به فیزیک، نجوم و کیهان شناسی می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

  1. آرش گفت:

    قانون بویل در مورد گاز کامل است نه سیال، اینکه در متن گفته شده «یعنی هرگاه فشار وارد بر سیال دوبرابر شود، حجم سیال نصف خواهد شد.» نادرست است. میزان تراکم پذیری یک سیال در اثر تغییر فشار را مدول بالک می گویند که این عدد برای آب تقریبن برابر است با ۲ گیگا پاسکال است.

  2. اسماعیل جوکار اسماعیل جوکار گفت:

    آرش عزیز، ممنون بابت دقت نظر شما

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *