Prawo Daltona i ciśnienie parcjalne
Fizyka nurkowania · Temat 9 z 15
Prawo Daltona i ciśnienie parcjalne
Stały udział gazu, zmienne ciśnienie parcjalne
Ciśnienie parcjalne obliczamy jako iloczyn udziału składnika i ciśnienia całkowitego. W przykładzie udział gazu X pozostaje równy 5%, lecz jego ciśnienie parcjalne rośnie trzykrotnie. Ta zależność dotyczy również zanieczyszczeń; plansza nie przedstawia mieszanki do oddychania ani dopuszczalnego poziomu skażenia.
Źródło: Encyklopedia nurkowania rekreacyjnego, RIV_fizyka.pdf, s. 40, 41. Schemat poglądowy.
Ciśnienie mieszaniny jest sumą ciśnień parcjalnych jej składników. Dla danego gazu: pi = Fi · pabs, gdzie F jest udziałem zapisanym jako ułamek. Dla 32% tlenu używa się 0,32, a nie 32.
Źródło: Encyklopedia nurkowania rekreacyjnego, RIV_fizyka.pdf, s. 43. Schemat poglądowy.
Przykład: EAN32 na 30 m ma w uproszczeniu ppO₂ = 0,32 · 4 = 1,28 bar. Takie samo ciśnienie parcjalne tlenu w innej sytuacji nie oznacza identycznych wszystkich efektów oddychania: znaczenie mają też pozostałe składniki, gęstość gazu, wysiłek i czas.
Z przekształcenia wynika wzór na maksymalną głębokość operacyjną w przyjętym modelu: MOD = 10 · (ppO₂limit/FO₂ − 1). Jeśli w zadaniu przyjmiemy limit 1,4 bar i EAN32, otrzymamy 33,75 m; ograniczenie zaokrągla się zachowawczo, nie w stronę większej głębokości. To obliczenie nie nadaje uprawnień ani nie określa pełnego planu ekspozycji tlenowej. Ryzyko toksyczności nie zmienia się skokowo na jednej granicy.
Co ogranicza wyliczona MOD?
Ten wynik dotyczy przyjętego ograniczenia ciśnienia parcjalnego tlenu, przy 1 bar na powierzchni i przyroście 1 bar na 10 m. Nie uwzględnia wszystkich ograniczeń głębokości: kwalifikacji, dekompresji, gęstości gazu, narkozy ani warunków. Wartości podane w ATA i bar trzeba świadomie przeliczać; nie są identyczne. Więcej o ekspozycji: tlen i toksyczność oraz opracowanie DAN.
Udział procentowy pozostaje, ciśnienie parcjalne rośnie
W otwartym obiegu nurek oddychający określoną mieszaniną pobiera zasadniczo te same udziały gazów niezależnie od głębokości. Zmienia się jednak ciśnienie całej mieszaniny. Dla składnika o udziale F ciśnienie parcjalne wynosi F × p absolutne. Dlatego gaz odpowiedni na jednej głębokości może mieć inne ograniczenia na drugiej, mimo niezmienionej etykiety butli.
Przykład: powietrze z około 21% tlenu przy 3 barach absolutnych daje około 0,63 bara tlenu. Mieszanina z 32% tlenu w tych samych warunkach daje 0,96 bara. Równolegle zmniejsza się udział azotu, lecz wzrasta ekspozycja tlenowa. Porównanie wyjaśnia kompromis nitroksu; samo zwiększenie zawartości tlenu nie czyni mieszaniny odpowiednią do dowolnej głębokości.
Co mówi, a czego nie mówi MOD
Maksymalną głębokość roboczą oblicza się dla przeanalizowanego udziału tlenu i przyjętego limitu jego ciśnienia parcjalnego. Wynik dotyczy konkretnego założenia tlenowego. Nie uwzględnia sam z siebie narkozy, gęstości gazu, zapasu na powrót, dekompresji ani kompetencji nurka. Najbardziej ograniczający warunek całego planu może wystąpić znacznie płycej.
Rachunek Daltona opisuje mieszaninę. Ocena działania gazu w organizmie wymaga dodatkowo czasu ekspozycji i fizjologii; gaz w pęcherzykach płucnych jest również nawilżany i uczestniczy w wymianie. Nie należy więc utożsamiać prostego wyniku z butli z pełnym opisem transportu tlenu do tkanek. Powiązane zagadnienie rozwija lekcja Tlen: korzyść i toksyczność.