Upload
pepijn-veenstra
View
220
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
www.vliz.be/educatie
Duiken
www.vliz.be/educatie
InleidingAls je met een duikersuitrusting in diep water duikt, kom je terecht in
een wereld waar de omstandigheden heel anders zijn dan op het land. Je krijgt te maken met hoge druk,
met opwaartse kracht, met de ademluchtvoorziening en met veranderd zicht en gehoor.
Maak kennis met de fysica van het duiken
www.vliz.be/educatie
Inhoud1. Hydrostatische druk
2. Wet van Pascal
3. Wet van Archimedes
4. Gaswetten
4.1 Wet van Boyle
4.2 Wet van Gay-Lussac
4.3 Algemene gaswet
4.4 Wet van Dalton
4.5 Wet van Henry
www.vliz.be/educatie
1. Hydrostatische druk
• Elke vloeistof oefent een druk uit op– De bodem van het vat
– Vaatwanden
– Een voorwerp in de vloeistof
• Druk op een diepte h onder het wateroppervlak
hgp ..
www.vliz.be/educatie
1. Hydrostatische druk
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of een voorwerp ondervindt op deze
diepte
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
0 m1012 hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
10 m2024 hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
50 m6072 hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
100 m11 132 hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
500 m51 866 hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
1000 m1024.10² hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
2000 m2044.10² hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
3000 m3061.10² hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
4500 m4590.10² hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
6000 m6120.10² hPa
www.vliz.be/educatie
Druk op de cijfers en kijk welke druk een persoon of en voorwerp ondervindt op deze
diepte
6000 m7129.10² hPa
www.vliz.be/educatie
Een druk uitgeoefend op een deel van de vloeistof, plant zich in alle richtingen voort met dezelfde grootte.
2. Wet van Pascal
www.vliz.be/educatie
2. Wet van Pascal
1 2
Duiker 1 en duiker 2 ondervinden dezelfde druk
www.vliz.be/educatie
De opwaartse kracht die een lichaam in een vloeistof of gas ondervindt is even groot als het gewicht van de verplaatste vloeistof.
gVF vlvlA ..
3. Wet van Archimedes
www.vliz.be/educatie
3.1 Wanneer gaat een voorwerp zinken, stijgen of zweven?
zwevenFF
stijgenFF
zinkenFF
Az
Az
Az
:
:
:
www.vliz.be/educatie
3.1 Wanneer gaat een voorwerp zinken, stijgen of zweven?
Fz
FA
www.vliz.be/educatie
3.2 Drijfvermogen van duikers
• Hoe kan een duiker zijn gewicht aanpassen?– Gebruik van lood
• Hoe kan een duiker zijn volume aanpassen?– Ademhaling
– Lucht in trimvest
www.vliz.be/educatie
Loodgordel
www.vliz.be/educatie
Trimvest
Heeft luchtblaas– Lucht in- of uitpompen
www.vliz.be/educatie
4. De gaswetten
4.1 De wet van Boyle
4.2 De wet van Gay-Lussac
4.3 De algemene gaswet
4.4 De wet van Dalton
4.5 De wet van Henry
www.vliz.be/educatie
4.1 De wet van Boyle
Zo lang de temperatuur constant blijft, is de druk van een gas omgekeerd evenredig aan het volume
P x V = cte
www.vliz.be/educatie
4.1 De wet van Boyle
www.vliz.be/educatie
4.1.1 Invloed van de druk op het lichaam van duikers
longen
Luchtholten in het lichaam:
- Neusholte
- Mondholte
- Luchtpijp
- Longen
- Maag
- Darmen
- Middenoor
- ...
www.vliz.be/educatie
a. Oorletsels
Middenoor luchtholte die in verbinding staat met
neus- en mondholte
Dalen waterdruk neemt toe
Druk in het middenoor neemt niet toe
trommelvliezen worden naar binnengedrukt
ontstaan van hevige pijn
www.vliz.be/educatie
a. Oorletsels
• Hoe kan je dit verhelpen?
Spreken, slikken,... Buis van eustachius wordt
geopend Lucht in middenoor Druk wordt gelijk
KLAREN van de oren
VALSALVA-manoevre
www.vliz.be/educatie
b. Overdruk in de longen
Ontstaan: ongecontroleerd opstijgen Lucht kan niet ontsnappen Buitendruk verminderd Longen en longblaasjes zetten uit Longblaasjes en bloedvaten scheuren Luchtbellen in bloedbanen
www.vliz.be/educatie
b. Overdruk in de longen
LONGOVERDRUK
www.vliz.be/educatie
b. Overdruk in de longen
Gevolg: LUCHTEMBOLIE
Organen krijgen te weinig zuurstof
- verlamming
- bewusteloosheid
- hartstilstand
www.vliz.be/educatie
Voorkomen– Traag stijgen– Voldoende uitademen tijdens het stijgen
b. Overdruk in de longen
www.vliz.be/educatie
4.1.2 Duikpak
Materiaal duikpak : neopreen = rubber met gasbelletjes in
Gasbelletjes thermische isolatie
www.vliz.be/educatie
4.1.2 Duikpak
Duiken
drukvermeerdering
gasbelletjes worden samengedrukt
pak wordt dunner
3 Gevolgen:
- minder drijfkracht
- isolatiewaarde neemt af
- loodgordel komt los te zitten
www.vliz.be/educatie
4.1.3. Wanneer gaat een duikfles het langste mee?
P x V = cte cteP
gas
Zeeniveau: P = 1 bar
10 m diepte: P = 2 bar
Een volle teug lucht bij twee keer zo hoge druk bevat twee keer zoveel luchtmoleculen als op zeeniveau.
Bij 2 bar gaat een duikfles dus maar half zo lang mee.
www.vliz.be/educatie
4.2 Wet van Gay-Lussac
Als de druk van een hoeveelheid gas constant blijft, is het volume ervan recht evenredig aan de absolute temperatuur.
cteV
T
www.vliz.be/educatie
4.2.1 Zwemvest
Een 20 liter vest wordt volledig opgeblazen met lucht uit de duikfles
van 20°C en vervolgens in de zon gelegd om te drogen.Hoeveel lucht zal er uit het vest ontsnappen langs het
overdrukventiel als het vest 80°C warm wordt?
www.vliz.be/educatie
4.2.1 Zwemvest
Geg: V1 = 20 liter , T1 = 20 + 273 = 293K T2 = 80 + 273 = 353K
Gevr: V2 – V1
Oplossing:
V2 – V1 = 24 l – 20 l = 4l
Antwoord: Er zal 4 barliter ontsnappen
24353.293
20
353293
20
22
2
2
2
1
1
VV
V
T
V
T
V
www.vliz.be/educatie
4.3 De algemene gaswet
cteT
VP
LussacGayvanwetcteV
T
BoylevanwetcteVP
.
)(
)(.
www.vliz.be/educatie
4.3.1 Duikflessen: drukverlies
Een fles gevuld op 200 bar is 80°C warm, na een uur is ze afgekoeld tot de omgevingstemperatuur van 20°C, hoeveel druk zit er in de fles?
Geg: V = cte
p1 = 200 bar , T1 = 80 + 273 = 353K
T2 = 20 + 273 = 293K
Gevr: p2 = ? bar
Oplossing:
Antwoord: Er zit een druk van 166 bar in de fles.
166303.353
200
303353
200
22
2
2
2
1
1
pp
p
T
p
T
p
www.vliz.be/educatie
4.3.1 Duikflessen : drukverlies
BESLUIT:
Drukverlies bij het afkoelen na het vullen van de duikflessen.
Tijdens het vullen worden de flessen warm.
flessen hebben minder druk als ze afgekoeld zijn.
www.vliz.be/educatie
4.3.2 Duikflessen : andere toepassingen
• Drukstijging van flessen die in de zon liggen
• Gevaar van drukflessen die zich in een vuurhaard bevinden.
www.vliz.be/educatie
4.4 De wet van Dalton
Als twee of meer gassen, die met elkaar geen scheikundige reactie aangaan, zich in éénzelfde ruimte bevinden, dan is bij constante temperatuur de druk van het mengsel gelijk aan de som van de partiele drukken
www.vliz.be/educatie
4.4.1 Limieten van gassen
www.vliz.be/educatie
4.4.2 Zuurstofvergiftiging
Afdalen
Druk neemt toe
Buiten lichaam + in de longen
Longen vullen zich met lucht
Partiëeldruk zuurstof neemt toe
Zuurstof wordt giftig als p > 1,6 bar
ZUURSTOFVERGIFTIGING
www.vliz.be/educatie
4.4.2 Zuurstofvergiftiging
Symptomen:
- spiertrekkingen
- misselijkheid
- verwarring
- bewusteloosheid
- ...
www.vliz.be/educatie
4.5 De wet van Henry
De hoeveelheid in een vloeistof opgelost gas is evenredig aan de druk van het gas boven de oplossing, bij een constante temperatuur.
Gas oefent een druk uit boven een vloeistof
Gasmoleculen dringen in de oplossing
Tot evenwicht is bereikt (verzadigingstoestand)
www.vliz.be/educatie
4.5 De wet van Henry
Drukverhoging : er lossen nog meer gasmoleculen opDrukverlaging :
gasmoleculen gaan uit vloeistof
www.vliz.be/educatie
4.5.1 Caisson- of decompressieziekte
Te snelle stijging
Te snelle drukverlaging
Opgeloste stikstof komt vrij
Vorming van kleine gasbelletjes in het bloed en weefsels
Symptomen
-blindheid
- duizeligheid
- pijn in de gewrichten
- ...
www.vliz.be/educatie
4.5.1 Caisson- of decompressieziekte
Voorkomen:
- stijgen aan max. snelheid van 10m/s
- decompressiestops respecteren
www.vliz.be/educatie
Bronnen• Marcante D., (1991) Sportduiken, Uitgeverij De Boer Maritiem, Baarn, 160
• Jackson J., (2002) Sportduiken, Veltman Uitgevers, Utrecht, 96
• Van Vlimmeren H., (1998) Handboek sportduiken: Theorie, training, praktijk, Uitgeverij Elmar B.V.,Rijswijk, 223
• Prof. Dr. Hass H., Scholl J., Sénuit R., e.a., (1996) Handboek duiken, Uitgeverij Vipmedia Publishing en Services, Breda, 602