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大气的压强 大气的压力，是指大气层中空气对地球表面的压力。 大气压力是由大气的重量所引起的。空气虽然无形无色，但它是由具有重 量的各种物质组成。早在 17世纪，伽利略就发现空气具有重量。 单位面积地面所承受的大气压力叫做大气压强。大气的压力究竟有多大 水银 呢？由于大气层的体积巨大无比，显然无法用衡器来称量。17 世纪 40 年代意大利科学家托利拆利根据伽利路实验的启发，决定测定大气的 重量。 托里拆利用一根长一米，口径一平方厘米， 一端密封的玻璃管，装满水银 （水银的密度为水的 13.6 倍)。 用一个手指将开口的一端密封，然后将玻璃倒 置并插入装有水银的槽内。移开手指，玻璃管内的水银下降，当达到距槽中的 图2-3 托里塞利试验 水银液面高度为 760mm 时，水银停止下降，并一直保持这一高度（图 2-3)。 托利拆利实验说明，压在槽内上方空气的重量等于 760mm 水银的重量。 后来，法国科学家帕斯卡重复了托利拆利试验。他证明：只要截面面积相同，地球上高达几千公里的 空气柱重量与 10m 海水水柱的重量近似相等。 根据上面结论，我们可以计算出， 一平方厘米的地面，其上空的大气重约为 1.033 6kg。 地球表面大 压强约为 0.1013MPa. 地球表面大气压强的值并非恒定不变的，它随天气，海拔高度等因素有关，但地球表面大气压强的值 波动范国很小，并且国绕0 1013MPa 波动。当大气压强值等于 0.101 3MPa 时，我们称之为标准大气压。 潜水作业有关计算中，不考虑大气压强值的变化，并用0.1MPa 作为大气的压强值。 湿度 空气中含有水蒸汽，潜水混合气中也会有一定量的水蒸汽。水蒸汽是水的气态形式，它也遊循气体六 律。 大气中水蒸汽的含量叫做湿度。温度大则表明空气中所含水分多。潜水员呼吸气体中应含适量的水 汽，这样可以滋润人体组织。但是如果温度过大，潜水员会感觉不适，且当水蒸汽冷凝为水时，可引起 气软管和装具中的气路结冰堵塞，使潜水员面窗模糊。果我们将一定量的水装入一个广口瓶，然后将瓶密封，这时由于水分子的运动， 一部分水将蒸发到 方的气体中，同时气体中一部分水蒸汽将回到瓶内水中。 水将持续蒸发，终将会出现离开液体表 蒜汽分子数与返回水中的分子数相等的平衡状态，此时称之为瓶内上空空气己被水蒸汽饱和。 度与水蒸汽的分压有关，而水蒸汽的分压与液态水的温度有关。当水温和水面气温上升时，更多的 将蒸发到气体中，直至达到更高的水蒸汽分压的平衡状态。如果水和气体温度降低，那么气体中的 将凝结为液态水，直至出现较低的水蒸汽分压的平衡状态。所以一种气体中水蒸汽所能达到的 决于这种气体的温度。水蒸汽饱和时的温度叫露点。 体中水蒸汽的含量通常用 湿度和相对湿度表示。 对湿度是指单位体积的混合气体中水蒸汽的质量。 对湿度是指混合气体中水蒸汽的质量与同一温度下该混合气被水蒸汽饱和时的水蒸汽质量之比。用 表示。 显然，相对湿度的值在 0~之间。 研究湿度时，还常用到湿球温度和干球温度的概念。千球温度为气体的实际温度。湿球温度是气体 饱和（露点）的温度。只有在相对湿度为 时，两种温度才相等，否则，湿球温度总是低于干 度在常规潜水中对潜水员的影响并不大，但在饱和潜水中，因潜水员长期居住在饱和深度的高压环 湿度对潜水员有一定彤响。一般相对湿度应控制在 50%~70%范围内。若相对湿度过高，潜水员会 潮湿，并容易引起细菌，特别是程菌感染，若相对湿度过低，潜水员会感觉干燥，并使二氧化碳吸 率降低。

人类生活在覆盖着大气层的地球表面，而潜水员则工作于水下高压环境。水下环境对人类来说是陌生 的，充满危险和挑战的场所，潜水员要想地工作，就必须了解水下环境的特点并拳握诚轻环境影响所 必需的技术， 物质和能量的性质和相互关系，构成了研究潜水物理的基础。潜水物理主要研究气体和水的物理性质， 热、光及声在水下传播的性质等。 — 、物质 科学家己发现了构成物质世界的 112 种单一的物质或元素。元素是表现一定物理和化学特性的物质的 简单形式，而且用化学方法不能分解成更基本的其它形式。所有的元素都具有与其它任何元索不同的特 性。 元素由原子组成。原子是具有元素特性的物质的小微粒。各种元素的结合形成了人类目前己知的四 百多万种物质。原子互相结合构成分子，其特性通常不同于组成分子的任何原子。例如：两个氧原子和- 个碳原子结合形成二氧化碳，而一个氧原子和一个碳原子结合则形成一氧化碳， 二氧化碳和一氧化碳是两 种具有不同性质的物质。某些原子很活泼，并很容易与接近的几乎所有物质结合。但是另一些原子则是惰 性的，不能和其它物质自然结合。例如氢气是一种潜水中常用的情性气体，其情性使得自己的原子间都不 能结合，故它的分子只有一个叙原子。 通过原子结合而形成的任何元素或物质，都以固体、液体和气体这三种自然形式（物态）之一存在。 具有一定的形状、重量和体积的物体叫固体。具有一定的体积和重量，但没有固定形状的物体叫液体。具 有一定的重量并占据空间，但没有固定的体积和形状的物体叫气体，气体和液体同属于流体。 一种物质呈何种物态，取决于温度和压力。物质是由分子组成，而分子是时刻在运动之中的。固态物 质其分子严格按基本的固定形式排列。此时其分子运动是围绕平衡位置的稳恒振动。当温度升高时，分子 运动加快，分子互相摆脱并做不规则运动。这样固体就溶化成液体。当温度进一步升高，分子运动速度格 更快，这时部分分子自发地离开液体表面变成气体，如果温度到达物质的沸点，液体就很快转变成气体。 降低温度会使上述变化逆转。当气体分子冷却时，其运动速度减慢，动能减小，气体逐渐凝结成液体。温 度进一步降低到液体的冰点时，将再次交成固体。 二、能量 功和能的概念是密切相关的。它们构成了物理世界的第二要素。对某物体施加一个力，这个物体在力 的方向上移动了一段距离，我们把力和位移的乘积叫做这个力对物体所做的功。单位时间所做的功则叫功 率。 能量是指做功的能力。能量守恒定律指出：自然界的能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形式 转换成另一种形式。能量有六种基本形式，即：机械能、热能、辐射能、化学能、电能和核能。 潜水物理学中，将着重研究光（属辐射能）、声 （属机械能）和热能在水下的传播特性。 三、计量单位 物理学在很大程度上依赖于物质或能量的一种状态与另一种状态的比较标准。在潜水界，以往经常供 用公制单位和英制单位。我国颁布法定计量单位以后，英制单位和公制中的许多单位己被剔除在法定计量 单位以外。我国的法定计量单位是以国际单位为基础，适当保留个别常用的非国际单位所组成的计量单位 体系。 今后，凡是遇到计量单位的问题时，我们都应使用 法定计量单位。 为了便于学习，我们需要了解潜水中常用到的一些法定和非法定计量单位的换算关系