Поняття про парціальний тиск газів

РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

В процессе эволюционного развития человеческий организм совершенствовался и приспособлялся к существованию в воздушной среде. Нормальная жизнедеятельность всех органов и тканей человека зависит от газового состава воздуха, атмосферного давления, температуры, влажности и других факторов внешней среды. Значительные изменения этих факторов могут вызывать существенные нарушения в организме. Окружающий нас атмосферный воздух является дыхательной газовой смесью имеющей следующий постоянный сос­тав: азота – около 78 % (по объему), кислорода – около 21 %, угле­кислого газа – около 0,03%. Кроме этих газов, в состав атмосфе­рного воздуха входит целый ряд других газов (аргон, гелий, неон, криптон, ксенон и др.), но практического влияния на организм водолазов и подводников эти газы не оказывают, т. к. находятся в воздухе в ничтожно малых количествах. В атмосферном воздухе присутствуют также водяные пары (до 4% по объему). Высокая влажность воздуха может вызывать у человека нарушение нормальных процессов выделения и поглощения тепла. Вся масса атмосферного воздуха своим весом давит на по­верхность земли и находящиеся на ней предметы и человека с силой, уравновешиваемой столбом ртути в 760 мм на уровне мо­ря, на широте 45° при 0° С. Эта величина, принятая за едини­цу давления, называется физической атмосферой и обозначается атм (атм = 760 мм рт. ст. или 10,33 м вод.ст., что соответст­вует 1,033 кгс/см). Атмосферное (барометрическое) давление, равное 1 атм, называется нормальным. В технике и водолазном деле за единицу давления принимают давление в 1 кгс/см. Эта единица назы­вается технической атмосферой и обозначается ат (1 ат = 1кгс/см², что соответствует 10 м вод.ст. или 735,6 мм рт.ст., или 0,968 атм). Поверхность тела человека составляет 1,5-2 м ². Следова­тельно, сила, с которой атмосферный воздух давит на тело чело­века, составляет 15…20 тс. Однако человек этого не ощущает, т. к. его тело состоит из 65 % жидких и 35 % твердых веществ, практически не сжимаемых. Кроме того, газ, растворяясь в организме, а также сжимаясь в воздухоносных полостях, создает противодавление, рав­ное окружающему давлению. Если выкачивать воздух из воздухоносных полостей, человек сразу ощутит всю тяжесть столба воздуха. Тело водолаза или подводника, находящегося в воде, испы­тывает дополнительное давление от веса столба воды. На каждые 10 м погружения в воду тело испытывает допол­нительное давление в 1 ат. Оно называется избыточным и обоз­начается ати. Сумма избыточного и атмосферного давлений назы­вается абсолютным давлением и обозначается ата. Например, на глубине 20 м на водолаза будет действовать абсолютное дав­ление, равное 3 ата (2 ати за счет давления столба воды и 1 ат за счет давления воздуха). В водолазной практике давление определяют водолазными манометрами, которые всегда показывают величину избыточного давления. Однако необходимо принять во внимание величину абсолютного давления, т. к. абсолютное давление является опре­деляющим при возникновении тех или иных нарушений в нашем организме. Для того чтобы водолаз или подводник не ощущал повышен­ного давления при спусках под воду, необходимо для дыхания применять воздух, сжатый до окружающего давления, который, проникая во все полости и ткани организма, будет уравновеши­вать внешнее давление. Равенство внешнего и внутреннего дав­лений – основное условие спусков под воду. Его необходимо строго соблюдать. Газы характеризуются следующими величинами: массой, за­нимаемым объемом, давлением и температурой. Все эти величины взаимосвязаны и взаимозависимы: при изменении одной из них меняются все остальные. Давле­ние отдельного газа в смеси принято называть парциальным (частичным) давлением газа. Величина парциального давления зависит от процентного содержания газа в данной смеси. Обратно пропорциональная зависимость между объемом газа и давлением при неизмен­ной температуре устанавливается законом Бойля-Мариотта: P1V1 = P2V2, где P1 и P2 – начальное и конечное давление газа, ат; V1 и V2 – начальный и конечный объемы газа, л (или м³). Из этого закона следует, что при увеличении давления объем будет уменьшаться.
При одном и том же давлении повышение температуры газа приводит к увеличению его объема: "Объем данной массы газа при постоянном давлении прямо пропорционален температуре" (закон Гей-Люссака). Такая же зависимость существует между давлением газа и его температурой при постоянном объеме (закон Шарля).

Из этого видно, что в случае повышения или понижения окружающей температуры объем газа будет меняться, а при неизменном объеме будет повышаться или понижаться давление газа в сосуде. Поправку на температуру, т.е. повышение или понижение давления в баллонах в зависимости от температуры, водолазы учитывают при подводных погружениях

Температурный фактор имеет существенное значение при хранении газа в баллонах: баллоны с газом под давлением нельзя хранить вблизи отопительных приборов и под воздействием солнечных лучей, так как давление может повыситься до величин, превышающих допустимые.
Если между газами нет химического взаимодействия, то они относятся друг к другу индифферентно и смешиваются во всех пропорциях. Каждый из них распространяется по объему так, как если бы других газов совершенно не было. Этим пользуются в водолазном деле при приготовлении дыхательных газовых смесей, применяемых при глубоководных спусках.