Tlak objem hustota

Vzťahy medzi tlakom, objemom a hustotou pri potápaní

Atmosferický tlak na úrovni morskej hladiny je relatívne konštantný. Preto je tiež tento tlak označovaný ako tlak jednej atmosféry -ATM, pretože tiaž /tlak zemskej atmosféry je základnou hodnotou pre meranie tlaku vzduchu i vody/. Niekedy je tento tlak označovaný ako 1 BAR. Medzi atmosférou a barom je malý rozdiel a pre potreby potápania ho budeme ignorovať.

V priebehu čítania tejto časti si podčiarkujte alebo zvýrazňujte odpovede na otázky:

• Aký je vzťah medzi zmenou hĺbky a zmenou tlaku vody?

Aký je absolútny tlak v atmosférach alebo v baroch pre hĺbku:

• 10 metrov
• 20 metrov
• 30 metrov
• 40 metrov

 Rovnaký objem vzduchu, menší priestor

Pokiaľ so sebou pod vodu vezmete určitý objem vzduchu v pružnej alebo v obrátenej nádobe, bude sa jeho objem meniť úmerne okolitému tlaku.

Desať metrov vody (presne povedanej morskej) má rovnaký tlak ako atmosferický tlak na hladine mora - čiže 1 BAR. Preto počas zostupu treba pripočítať tlak jednej atmosféry alebo 1 BAR. V 10 metroch pod vodou ste vystavený tlaku 2 atmosfér – 1 atmosferická + 1 tlak vody. V 20 metroch je absolútny tlak 3 Bary.

Pokiaľ so sebou pod vodu vezmete určitý objem vzduchu v pružnej nádobe obrátenej hore dnom a zostúpite do 10 metrov, tlak sa zdvojnásobí na dve atmosféry a objem vzduchu sa zníži na polovicu. V 20 metroch bude tlak 3 atmosfér a objem 1/3 pôvodného.

Zmena tlaku úmerne mení hustotu vzduchu. Keď sa tlak zdvojnásobí a objem vzduchu sa zníži na polovicu, vzniká redukcia objemu do polovičného priestoru. Keď sa tlak strojnásobí, strojnásobí sa aj hustota.

Aby ste si pri zostupe zachovali rovnaký objem vzduchu, musíte do daného priestoru pridať vzduch, aby ste vyrovnali redukciu objemu. To je princíp takzvaného vyrovnávania tlakov – množstvo vzduchu, ktoré musíte pridať je úmerné nárastu tlaku.

Vzduch a voda

Desať metrov morskej vody tlačí                                                    

tlakom 1 BAR. Preto s každými

10 metrami hĺbky musíte pripočítať

 tlak 1 BARU.

Dvojnásobný tlak, polovičný objem .

Obrátená otvorená nádoba so vzduchom a ponorená do10 metrov hĺbky ukazuje účinok tlaku. Tlak stlačuje objem na polovicu objemu na hladine. Polovičný objem je naplnený nezmeneným množstvom vzduchových molekúl, hustota sa zdvojnásobila.

  Počítajte so zmenou hustoty

Hustota vzduchu sa tiež mení

úmerne k zmene tlaku.

Už ste si odvodili, že ako vystupujete na hladinu a tlak sa znižuje, vzduch sa úmerne rozpína. Ak vezmete určitý objem vzduchu do 30 metrov, kde je okolitý tlak 4 BARY, stlačí sa na štvrtinu objemu, aký mal na hladine. Keď sa s nim vrátite na hladinu, opäť sa bude rozpínať, až dosiahne svoj pôvodný objem.

Viac vzduchu

Aby ste zachovali rovnaký objem vzduchu

pri zostupe, musíte pridať do daného

priestoru vzduch na vyrovnanie zníženého

objemu.

Keď do nádoby pridáte vzduch za účelom zachovania jeho objemu, bude sa pri výstupe telesa k hladine objem zväčšovať úmerne k poklesu tlaku. Pokiaľ sa bude nachádzať vzduch v otvorenej nádobe vzduch sa dostane z nádoby von do okolitej vody. Uzatvorená a pružná nádoba(napr. vrecúško alebo balón naplnený vzduchom)v hĺbke bude objem vzduchu pri výstupe zväčšovať. Ak sme balón nafúkli v 30 metroch, bude mať na hladine 4 x väčší objem a nepraskne pokiaľ sa dokáže natoľko roztiahnuť. V opačnom prípade počas výstupu k hladine praskne.

Prasknutie vrecka

Ak do vzduchového telesa pridáte vzduch                       

za účelom zachovania jeho objemu, bude

sa pri výstupe telesa na hladinu rozpínať

úmerne k poklesu tlaku. Ak bude v otvorenej

nádobe, vzduch sa pri rozpínaní pri výstupe

dostane do okolitej vody. V uzavretej pružnej

nádobe sa bude objem vzduchu zväčšovať s 

klesajúcim okolitým tlakom. Pokiaľ sme

nafúkli vrecko v 30 m, bude objem na hladine

4x väčší, ale ak toto nafúknutie neznesie,

praskne počas výstupu na hladinu.

Účinky vzrastajúceho tlaku

Teraz sa zameriame na to, aký je vzťah medzi tlakom, objemom a hustotou a ako sa prejavujú zmeny tlaku a objemu v telových dutinách potápača počas potápania. Ako potápača nás budú zaujímať prirodzené dutiny, a dutiny umele vytvorené používaním potápačskej výstroje. Telové dutiny najviac ovplyvňuje zvyšujúci tlak pri zostupe do hĺbky a sú to:

ušné, nosné, čelové, pľúca a dýchacie cesty. Z umelých je to najmä vzduchový priestor v maske.

Počas zostupu zväčšujúci tlak vody stláča vzduch v telových i umelých dutinách. Ako sa znižuje objem vzduchu, tlak stláča tkanivá okolo dutín smerom dovnútra, čo cítite ako tlak v ušiach tvárových dutinách a v maske. Pokiaľ nevyrovnáte tlak v dutinách, či už umelých alebo prirodzených, nastúpi nepríjemný pocit, ktorý pri ďalšom zostupe môže vyvolať bolesť.

Tomu sa hovorí podtlak v dutinách – je výsledkom tlakovej nerovnováhy medzi tlakom okolia a tlakom v dutinách (vonkajší tlak je väčší ako v dutinách). Okrem uší, tvárových dutín a masky pôsobí podtlak aj v pľúcach, v zuboch alebo iných dutinách v tele.

Našťastie sa dá podtlaku v dutinách ľahko predísť.

Nepríjemnému pocitu v telových dutinách zabránime, pokiaľ vnútorný tlak vždy zodpovedá okolitého tlaku. Toto pri zostupe do hĺbky docielime pridaním vzduchu do dutiny skôr ako sa prejaví nepríjemný pocit a účinky okolitého tlaku.

Tejto činnosti sa hovorí vyrovnávanie tlaku.

Stredoušná a tvárová dutina sú spojené nosohltanom, preto je možné v nich vyrovnať tlak pomocou vzduchu z pľúc. Tlak je možné vyrovnať i vo vzduchovom priestore masky a to prostredníctvom nosa.

Vzácne sa môže vyskytnúť vzduchová dutina v zaplombovaných zuboch. Vznikne vtedy pokiaľ sa zub kazí i pod plombou alebo sa kus plomby vo vnútri rozdrobil. Zvyšujúci tlak pri zostupe pôsobí na túto malú vzduchovú dutinu a spôsobuje podtlak v zube. Tlak v dutine pod plombou sa nedá inak vyrovnať. Potom už pomôže iba zubný lekár. Dávajte si pravidelne kontrolovať svoje zuby. Predídete nepríjemným prekvapeniam a bolesti pri potápaní. Pľúca sú tiež telovým orgánom obsahujúcim dutiny. Sú veľké a pružné, preto podtlaku natoľko nepodliehajú. Pri potápaní sa v nich tlak automaticky vyrovnáva pravidelným dýchaním vzduchu s fľaše. Pri potápaní bez prístroja (so zadržaným dychom) môžu byť pľúca bez následku vystavené kompresii, pokiaľ sú pred zostupom naplnené vzduchom. Počas zostupu sa ich objem bude zmenšovať a pri výstupe na hladinu sa opäť bude zväčšovať, až na hladine dosiahnú takmer pôvodného objemu. Pokiaľ sa chcete venovať potápaniu bez prístroja so zadržaným dychom s prázdnymi pľúcami (vydýchli by ste a ponorili sa) do viacmetrovej hĺbky, existuje teoretická možnosť, že si spôsobíte závažný podtlak v pľúcach

Ďalšia umelá dutina, v ktorej musíme vyrovnávať tlak, je suchý oblek, ktorý okolo tela udržuje vrstvu vzduchu, a slúži na udržiavanie telesného tepla. Pokiaľ budete používať počas tohto kurzu suchý oblek, Inštruktor vám ukáže ako v ňom vyrovnať tlak.