Физиология подводного плавания (831098), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Н.В.Лазаревым введен термин «индифферентные газы» дляобозначения элементов 8-й группы инертных газов (Не — Хе), а такжеазота и водорода. В 1986 г. термин был уточнен И.А.Саповым, которыйназвал их «метаболически индифферентными газами».932.2.1.2. Основные физико-химические свойства воздухаАтмосферный воздух представляет собой смесь азота, кислорода, углекислого газа, аргона и других газов. Кроме того, в воздухе всегда содержится некоторое количество водяных паров.Молекулярная масса сухого воздуха составляет 28,96, плотность равна1,2928 г/л, растворимость в воде - 29,18 см3/л при О °С и 18,68 см3/л при+20 °С, температура кипения -193 °С.Воздух имеет физические свойства, характерные для других газов.
Газсостоит из молекул, имеющих ничтожные размеры по сравнению собъемом, занимаемым газом, поэтому расстояние между молекуламизначительно превышает собственные размеры молекул. Силы притяжения между молекулами крайне малы, в связи с чем при различныхрасчетах используются законы (Бойля — Мариотта, Гей-Люссака и др.)и формулы для «идеальных газов», молекулы которых не обладают силами взаимного притяжения и при столкновении проявляют толькосилы упругого удара. Воздух и такие газы, как азот, кислород и гелий,приближаются к поведению идеальных газов, особенно при малых давлениях и высоких температурах. Молекулы газов находятся в непрерывном беспорядочном поступательном движении.
Газы не имеют своего объема и формы, а принимают форму и занимают объем сосуда, вкоторый их помещают. Они равномерно заполняют объем занимаемого сосуда, стремясь расшириться и занять возможно больший объем.Газы обладают малым удельным весом. Они имеют большую сжимаемость, поскольку при сжатии газа уменьшается лишь расстояние между молекулами, а сами молекулы при этом не сдавливают друг друга,что характерно для жидкостей. Давление газа (его упругость) являетсяследствием совокупности ударов частиц газа о стенку сосуда.
Среднеедавление на единицу площади сосуда во времени практически не изменяется, поскольку, несмотря на хаотичность ударов молекул о стенки сосудов, число ударов исключительно велико, а сила единичныхударов очень мала. При сжатии газы нагреваются, а при расширенииохлаждаются. Охлаждение газов происходит потому, что на их расширение затрачивается работа, а при отсутствии подвода тепла извне необходимая работа совершается за счет энергии движущихся частиц газа,Таблица 3. Содержание газов в сухом чистом воздухе94в результате чего скорость их движения замедляется и температура снижается (эффект Джоуля — Томсона).
Кроме молекул в атмосферномвоздухе содержится небольшое количество положительно и отрицательно заряженных ионов.Типовые расчеты при медико-санитарном обеспечении водолазныхспусков, связанных с физическими свойствами газов, приведены в приложении 2.В табл. 3 представлено содержание основных газов в сухом воздухе вобъемных и массовых процентах. При расчетах состава воздуха и искусственных газовых смесей обычно учитываются объемные проценты.К другим газам (см.
табл. 3) относятся неон (содержание 18,0 мл в 1 м3воздуха = 0,0018 %), гелий (5,2 мл), метан (2,2 мл), криптон (1,0 мл), закись азота (1,0 мл), водород (0,5 мл), ксенон (0,08 мл) и озон (0,01 мл).Кроме того, в атмосфере находятся водяные пары, содержание которых в процентах от объема атмосферы у земной поверхности составляетот 0,00002 % в Антарктиде до 3 % в тропиках. В средних широтах количество водяных паров колеблется от 0,1 до 2,8 % в зависимости от сезона,климата и погоды. Воздух над океанами обычно близок к насыщениюпаром (относительная влажность 80 % и выше), поэтому достаточно небольшой разницы температур, чтобы пар начал оседать на металлических поверхностях, в жилых и служебных помещениях на судне.Все большее значение в последнее время придается загрязнениям атмосферного воздуха, которые бывают двух видов: естественные космические (из космоса и при извержениях вулканов) и антропогенные. Загрязнения подразделяются на пылевое, газовое, химическое, ароматическое итепловое.
В городах 70-80 % загрязнений приходится на транспорт. Иззагрязнений от промышленных предприятий 34 % падает на металлургическую промышленность, 27 % — на ТЭЦ, 12 % — на нефтяную промышленность, 9 % — на химическую и 7 % — на газовую. В последние годы напервое место по загрязнениям выдвигается сельское хозяйство. В воздухежилой среды обнаруживается около 100 веществ, относящихся к разнымклассам химических соединений: предельные, непредельные и ароматические углеводороды, спирты, фенолы, простые и сложные эфиры, альдегиды, кетоны, гетероциклические соединения, аминосоединения и др.Азот — химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 7, атомная масса 14,0067. Азот широко распространен в природе.
В космосе он занимает 4-е место после водорода, гелияи кислорода. Живые организмы содержат около 0,3 % азота в соединениях. Азот состоит из двухатомных молекул (N2) с молекулярной массой28,016. Представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса. Плотностьравна 1,2506 г/л, плотность по отношению к воздуху 0,9673.
Температураплавления -210,02 °С, температура кипения -195,81 °С. Коэффициентрастворимости атмосферного азота (вместе с аргоном и другими инертными газами) в воде при 20 °С составляет 0,016665, а при 38 °С он равен0,0139. Растворимость азота в крови при 38 °С составляет 0,01253. Азотрастворяется в воде вдвое хуже кислорода (при 20 °С в 1 л воды растворяется 15,4 мл азота и 31 мл кислорода), что определяет отношение кисло-рода к азоту в воде 1 : 2, а не 1: 4, как в воздухе. Природный азот состоитиз двух стабильных изотопов: 14N (99,635 %) и 15N (0,365 %). По химическим свойствам азот весьма индифферентен (является в обычных условиях метаболически индифферентным газом).
По прочности молекулаазота почти не имеет равных. Чтобы разорвать ее на отдельные атомы,нужно затратить очень большую энергию. Для вступления в реакциютребуется воздействие высоких температур, облучения, катализаторов идр., вследствие чего молекула азота разрывается на атомы и может соединяться с кислородом (образует окислы азота), с водородом (получается аммиак), с некоторыми металлами и металлоидами, особенно в присутствии катализаторов. Азот является одним из биогенных элементов,входит в состав белков и нуклеиновых кислот.Кислород — химический элемент IV группы, атомный номер 8, атомная масса 15,9994.
Самый распространенный на Земле элемент (49 %массы всех элементов в природе), который в виде соединений входит вмассу земной коры, состав воды (88,81 % по массе) и многих тканейживых организмов (около 70 % по массе). Повсеместно распространенв природе. В свободном виде встречается в двух модификациях: О2(«обычный» кислород) и О3 (озон). О2 — бесцветный газ без запаха ивкуса с молекулярной массой 32,000.
Плотность равна 1,42895 г/л, плотность по отношению к воздуху 1,033. Температура кипения составляет-182,97 °С. Коэффициент растворимости в воде при 20 °С равен 0,03329,а в плазме крови при 37 °С — 0,022. Природный кислород состоит изтрех стабильных изотопов: 16О (99,76 %), 17О (0,048 %) и 18О (0,20 %).Химически самый активный (после фтора) неметалл.
В условиях обычной или высокой температуры кислород поддерживает горение горючих веществ, непосредственно взаимодействует при окислении, горении, тлении и т.д. с большинством элементов (почти со всеми веществами, кроме инертных газов, хлора, брома, йода, некоторых благородных металлов), как правило, с выделением энергии. При повышении температуры скорость окисления возрастает и может начатьсягорение. Животные и растения получают необходимую для жизни энергию за счет биологического окисления различных веществ кислородом,поступающим в организм при дыхании.
Свободный кислород атмосферы сохраняется благодаря фотосинтезу растений.Для дыхания водолазов под водой используется сжатый воздух, содержащийся в баллонах дыхательного аппарата или подаваемый от компрессора или водолазной помпы.Сжатый воздух оказывает на организм водолаза механическое и биологическое действие.2.2.1.3.
Механическое действие на организм сжатого воздухаМеханическое действие сжатого воздуха идентично механическомудействию водной среды с той лишь разницей, что при этом существуеттолько объемное сжатие организма без воздействия неравномерного повысоте давления, характерного для водной среды.96Разность давлений может создаваться в газовых полостях организмапри изменении давления окружающей газовой среды, а также в случаеприлегания тела к устройствам барокамеры, через которые происходитвыпуск из нее газовой среды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
