Газовые физические законы

Газовые физические законы

Закон Бойля-Мариотта устанавливает зависимость между объемом и давлением газа; он гласит: «для данной массы данного газа при постоянной температуре произведение давления на объем есть величина постоянная».

P x V = K

где K — постоянная величина.

Если интерпретировать этот закон, становится ясно, что любое увеличение давления приводит к пропорциональному уменьшению объема рассматриваемого газа. Например, у подводника, погрузившегося на 10 м (2 Атм), объемы газов уменьшаются наполовину по сравнению с их объемами на поверхности (1 Атм), и наоборот, если тот же подводник всплывает с глубины 10 м на поверхность, давление уменьшается, и объем газов удваивается.

С практической точки зрения это показывает, как во время задержки дыхания по мере спуска в глубину парциальное давление кислорода постепенно увеличивается и, следовательно, вызывает временное и обманчивое улучшение альвеолярного газообмена, но в момент всплытия происходит обратный эффект, а именно, из-за падения гидростатического давления парциальное давление кислорода также начинает быстро уменьшаться, а если оно падает ниже определенного уровня, то происходит гипоксический обморок.

Чтобы продемонстрировать все вышеизложенное, приведем классический опыт с воздушным шариком, который надувается на поверхности и погружается под воду на глубину 10 м; на этой глубине его объем уменьшится вдвое, а если с 10 м мы отпустим шарик к поверхности, мы убедимся, что его объем постепенно увеличится и на поверхности вернется к первоначальному.

Закон Дальтона тесно связан с законом Бойля-Мариотта и гласит: «давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов».

P_tot=p1 + p2 +… + pn

Парциальное давление каждого газа, входящего в газовую смесь, можно определить путем умножения общего давления P_tot на процентное содержание газа (%г) и деления полученного результата на сто.

Pp = (P_tot x %г) / 100

Пример: подсчитаем парциальное давление азота (N) в воздухе на уровне моря, зная, что его процентное содержание равно 78 %:

Pp N = (760 mm Hg x 78) / 100 = 592,8 mm Hg

В соответствии с вышеизложенным, можно сказать, что давление любого газа, входящего в смесь газов, прямо пропорционально его процентному содержанию в этой смеси.

В подводной среде закон Дальтона оказывается одним из основополагающих для дыхательных смесей и их компонентов при погружении с автономным дыхательным аппаратом. При задержке дыхания этот закон особенно важен в том, что касается артериального парциального давления кислорода. Уместно напомнить, что всякий раз, когда Pp кислорода превышает условное значение в 1.7 Атм (1292 мм рт. ст.) этот газ начинает оказывать токсический эффект на человеческий организм. Дыхание чистым кислородом перед погружением крайне опасно! Если же Pp кислорода падает ниже 60 мм рт. ст., начинает проявляться гипокси-ческая дыхательная недостаточность из-за измененного состава воздуха; падение PpO₂ ниже 50 мм рт. ст. вызывает острое кислородное голодание мозга и появление гипокси-ческого обморока (синкопе, или black out).

Закон Генри касается растворимости газа в жидкости в зависимости от давления, которое он оказывает, и поэтому регулирует транспортировку кислорода к тканям в гипербарических условиях. при постоянной температуре количество (Q) растворенного газа в данной жидкости и/или ткани прямо пропорционально давлению этого газа над раствором.

Q = KP_gas (K = константа Генри)

Данный текст является ознакомительным фрагментом.