一、压力单位:
1大气压(atmosphere, atm)
= 14.6961磅/平方英吋(lb/in2, psi)
= 1.0332公斤/平方公分(kg/cm2)
= 760毫米汞柱(millimeters mercury, mmHg)
= 760托尔(Torr)
= 10.08公尺海水深度(meter sea water, msw)
= 33.07呎海水深度(feet sea water, fsw)
= 33.95呎淡水深度(feet fresh water, ffw)
= 1.013巴(bar)
= 101.33 kilo Pascals( KPa)
【注】海水密度1.025 g/cm2,淡水密度1.0 g/cm2
1公尺=3.2828呎, 1 呎=0.3048公尺
二、气体定律:
1. 博伊尔定律(Boyle's law):在恒温时,一定质量的气体压力与其体积成反比关系,即压力乘以体积等于常数(P1V1=P2V2)。此表示一定质量的气体压力增加时,则会造成其体积的缩小。反之,当一定质量的气体压力减少时,则会造成其体积的增加。依深度的变化,可将潜水过程分为下潜期、水底期及上升期。此定律对人体的影响说明如下:当下潜时水压增大,潜水人员身体内含有的气体空间(包括:?中耳 ?副鼻窦,如额窦、蝶窦、筛窦、上颚窦 ?蛀牙内之气室 ˉ肺脏 °肠胃道等部位及潜水装备所产生的气体空间(包括: ?头盔 ?面镜 ?潜水衣等),体积便会缩小。反之,当潜水人员上升时,身体所承受的水压便减少,则以上含有气体的身体组织或潜水装备所产生的气体空间体积,便会增大。若潜水人员从事不当的潜水下潜或上升动作时,则会造成潜水人员下潜期的挤压伤害(Barotrauma),上升期的潜水减压病(Decompression sickness)或空气栓塞症(Air embolism)发生。
2. 查理定律(Charles's law):体积恒定下,气体之压力与绝对温度成正比关系,即P1/T1=P2/T2 (P=压力,T=绝对温度)。绝对温度等于摄氏温度加273度或华氏温度加549度。例如下潜时会感觉热,上升时会感觉冷;气瓶充气时会变热,而散热时压力会下降。
3. 通用气体定律(General gas law):统合博伊尔定律及查理定律, 即 P1 V1/T1=P2 V2/T2。
4. 道尔顿定律(Dalton’s law )(气体分压定律):在固定的容积内,混合气体的总压力等于其组成各气体个别压力的总合。空气中包含78%氮气、21%氧气和1%的其它气体,如某高压气瓶压力为1000 磅/平方英吋,则瓶内氮气所占的分压为780磅/平方英吋 (1000 5 78%)。
5. 亨利定律(Henry’s law) (气体溶解定律):在一定温度下,当气体和液体共同存在时,气体溶解于液体之量与该气体之分压力成正比。依道尔顿定律及此定律,若潜水者下潜至水下20公尺深度,即在3大气压下呼吸高压空气(每下潜10公尺水深约可增加1大气压压力,加上水面有1大气压空气压力,因此总共有3大气压压力压迫于胸壁上,故需呼吸3大气压高压空气呼吸才能顺畅),此时氮气的分压力增加3倍,溶解于人体组织的氮气量便会增加3倍。
6. 巴斯可定律(Pascal's law):外力施加于某装满液体之容器,此压力在液体中平均分布。例如潜水人员在某深度时,同深度的身体组织所感受的压力相同。
三、物理特性:
1. 温度:水对温度之传导力为空气的25倍,故以潜水衣隔绝减少对水之接触面积,可以减低体温之丧失。
2. 动作:水的密度及黏稠度比空气大得多,故潜水人员在水中作任何动作均比在空气中吃力。
3. 声音:声音在水中传递速率为空气中的4倍(水中传递速率为4700呎/秒,空气传为1090 呎/秒)。声音在水中多以直线进行,使潜水员没有三度空间之感觉而丧失向感。另外因耳膜周围之水压使耳膜弹性丧失,且在水中多以骨性传导来接收声音,故声音音量要提高40至75分贝才可听到。
4. 光线:光线在水中之折射率为空气中的1.3倍,所以在水中看物体会比原来放大及拉近1/4。因眼角膜和水的界面使折射率降低,潜水人员均成为远视、散光而看不清楚物体。太阳光在水深33呎时,只有40﹪光线透过,其余均为水吸收,红光先被吸收,而后为蓝光,在水深50呎以下水中物体均呈暗绿色。
5. 定向:人们在空气中,以视力、听力及身体感觉来辨别方向。在水中光线被吸收,水又混浊,使视力大大减低,因听力异常以及浮力使身体表面感觉混淆,所以需藉辅助工具如浮标、锚绳、敲击钢瓶来辨识水中陆标及导向。
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