Prawo Henry’ego i wymiana gazów
Fizyka nurkowania · Temat 10 z 15
Prawo Henry’ego i wymiana gazów
W stanie równowagi, przy stałej temperaturze, ilość danego gazu rozpuszczonego w cieczy jest związana z jego ciśnieniem parcjalnym nad cieczą. Różne gazy i ciecze mają różne współczynniki rozpuszczalności. Nie można więc przewidywać zachowania wszystkich gazów wyłącznie na podstawie całkowitego ciśnienia.
Po zwiększeniu ciśnienia parcjalnego tkanki mogą pobierać więcej gazu obojętnego, ale dojście do nowego stanu wymaga czasu. Podczas wynurzania kierunek wymiany może się odwrócić. Prawo Henry’ego opisuje równowagę, a nie tempo całego procesu ani bezpieczny profil wynurzania. Do modeli dekompresyjnych potrzebne są dodatkowe założenia dotyczące transportu, czasów nasycania i dopuszczalnego przesycenia.
Źródło: Encyklopedia nurkowania rekreacyjnego, RIV_fizyka.pdf, s. 46, 47. Schemat poglądowy.
Równowaga nie powstaje natychmiast
Prawo Henry’ego wiąże stężenie rozpuszczonego gazu w stanie równowagi z jego ciśnieniem parcjalnym nad cieczą, dla określonej temperatury i układu gaz–rozpuszczalnik. Wzrost ciśnienia tworzy warunki do rozpuszczenia większej ilości danego gazu, ale nie mówi jeszcze, po jakim czasie ta ilość zostanie osiągnięta. Szybkość wymiany zależy między innymi od transportu i drogi dyfuzji.
Wyobraźmy sobie dwie identyczne próbki cieczy wystawione na to samo ciśnienie gazu. Jedna jest intensywnie mieszana, druga pozostaje nieruchoma. Mogą dążyć do takiego samego stanu równowagi w różnym tempie. To rozróżnienie celu i szybkości dochodzenia do niego jest kluczowe przy przejściu od prostego doświadczenia do organizmu nurka.
Gaz rozpuszczony i pęcherzyk to różne stany
Cząsteczki rozpuszczonego gazu są rozproszone w cieczy; nie są mikroskopijnymi balonikami podlegającymi wprost temu samemu opisowi co wolny gaz. Po zmniejszeniu ciśnienia nowy stan równowagi wymaga mniejszej zawartości gazu obojętnego. Jego usuwanie zachodzi przez transport do płuc, ale w określonych warunkach możliwe jest także tworzenie i wzrost pęcherzyków.
Tkanki różnią się właściwościami oraz ukrwieniem, więc organizm nie zachowuje się jak jedno naczynie z wodą. Prawo Henry’ego pomaga zrozumieć kierunek zmian, a modele dekompresyjne próbują opisać ich przebieg w czasie. Ani samo prawo, ani analogia do otwieranej butelki napoju nie wyznaczają bezpiecznego profilu wynurzania. Dalej: Pobieranie i oddawanie gazów obojętnych.