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混合气 ?混合气的概念 混合个是指两种或两种以上单一一气体找一定此例混合所组成的均匀混合的气体。 潜水中呼吸的混合气一般买用人工配前而成，器用的配制方法有。分压配气法、容积配气法、流電 气法及称量配气法等。 金个是被路见的天然泥合气。它含有额、每、三氧化碳、水不汽等成份。空气是當用的谱水呼吸个 源。因空气中含有大的魚。 在深落水时，会使港永民发生無麻醉。故在深港水中第用氧气和其它一些情 性气体配成灣水混合气体。现今常用的是角街，和家气校一定比例配制成氢氧混合气，用于氢氧潜水和 混合气具有一定的压理，一瓶装有菜种混合气的气瓶，我们用压力表可测出这瓶混合一的压强。这个 压强是由混合气中各个成份共同作用的结果，我们把它称做混合气的总压。如果我们把混合气体中某一成 份气体单独留在气瓶内，其它成份全部排出气瓶，这时所留下的单一气体将单独占据整个气瓶的空间。我 们用压力表能够测出这种单一成份气体的压强。泥合气体中，某种单一成份的气体的压强叫做混合气体中这种单一成份气体的分压。故在混合气体中， 每一种成份的单一气体都具有各自的分压。 二、道尔顿定律 混合气的总压用压力表可轻易测得，但混合气中某种成份气体的分压几乎不可能用压力表测出。 因为 我们无法在容器中仅保留某种气体，而把其它成份气体排出。 英国科学家道尔顿通过实验证明： 混合气体的,总压强，等于各组成成份气体的分压之和，即： P=Pi+P2+Pst?Pn (2-10) 式中：P一混合气的总压强 P P2???P. 各组成成份气体的分压。 我们把 2-10式称做道尔顿定律，也叫分压定律。 道尔顿指出混合气中任何一种气体的分压与这种气体在整个容器中的分子百分数（体积百分比）成正 比。 道尔顿定律可用于计算混合气中菜种成份气体的分压，即： Px-P ?C (2-11) 式中：P一某种气体的分压 P一混合气总压 C一某种气体在混合气中所占的体积百分比。 例2.6 己知空气中 の、N，和CO，的体积分别占空气总体积的 21%、78%和 0.03%。求在常压及水下 50m 时，它们各自的分压。 解：常压下，空气的总压强为 0.IMPa，水下 50m 时，空气的压强变为 0.6MPa。在空气的压缩过程中， 各种成份的百分比不变。 据 2-11 式，在常压时，Po?= 0.l×21% =0.021(MPa) PN2=0.1x78% =0.078(MPa) Poo2= 0.1×0.03%=0.000 03(MPa)在水下 50m 时，三、水面等值 从上面例题中，可以看出，潜水员在 50m 水深时，从空气中吸入的氧分子的数量，比在常压(0.1MP, 从纯氧中吸入的氧分子数量还多得多。 同样吸入的二氧化碳分子数也为在水面正常空气中的六倍。为了 较气体在高压环境和常压环境对人体生理作用的影响，我们引入水面等值的概念。 所谓水面等值，指在某一深度的水中， 一定分压的某种气体的浓度，与在水面常压(0.1MPa)时呼吸白 合气体中含x％的这种气体相同。即：式中：SE一水面等值 P 一气体在某深度水中的分压 例2.7 某种混合气体中，CO,分压为 0.003MPa( 压)。问其水面等值为多少？ 解：己知 Pco2=0.003MPa，根据 2-12式，可得：SE = 6., * = 0,023 x = 3% ?其水面等值为 3%。 上例中，说明潜水员在水下所吸入的二氧化碳的数量，相当于在水面常压下呼吸的气体中含有 3%的 二氧化碳，这对潜水员来说是相当危险的，即可能引起二氧化碳中毒症状。为了避免这种现象的出现，应 严格控制呼吸气源中二氧化碳的含量，并经常对潜水头盔进行通风，防止头盔内二氧化碳大量积聚引起分 压过高。 四、气体的弥散 气体的弥散，是指某种气体的分子，通过自身的运动而进入另一种物质分子间隙内部的现象。它是气 体分子在分压作用下运动的结果。 把两种气体放在同一容器内，尽管两种气体的密度不同，但到 ，这两种将完全均匀混合。 气体的弥散遵循从高分压向低分压区扩散的规律。分压的差值越大，弥散的速度也越快。

气体的柢念 我不不运动论的观点，物体分于间存在者吸引1力，这将似物体分天不的 灣想对，公子网又公产生推后力，，他分子他迎為拉开。一般粮的吃你分子阿的旺路故大，且分不的m看 很小，按服万有 1力定你可知，一体分子问的作用力是很小的。 为了研究方他，我们证塔您略气你分手的的作用方。所開理想公体，就是分子向设有相互作用力的气 体。 由于理想气体分于问没有作用力，二T体分子可以自曲运动，遊成气体没有一定的，状，体积在没有州 力的情况下，具有无限扩妝的性质。 因为气休分子同的距高很大，一气体在外力作用下具有易东縮性的特点。自然界的气休业然非究全應义 上理想气休，但我们把亡看作理想气体来研究，按理想一休理论推号出的有关二体定徘进行计鲜，所科的 結论误鉴很小。故我们在有兴气体定徘的计领中，都把文际的气体不做足理想“体。这样处理可大大简化 研究过程。 二、 气体的状态参量 对于一定质的一休，我们常用气体的体积（w、乐强(D)和温度(T)米描述其状态，这三个量称为气质 的状态参量。 由于气体可以自由移动，所以具有充满整个容器的性质。因此气体的体积由容器的容积来决定。气佛 体积的法定单位为立方米(m、立方厘米(cm?）和升（心)等。 温度是用来表示物体冷热程度的物理量。我们常用的温度是投氏温度。在气体定律的计算时不能尋後 用摄氏温度，而应使用热力学温度《或叫 温度)。其单位是开尔文，简称开(K)。 温度(T)和摄氏温度()之间的关系为 T= t+273 从上式可看出，t--273°C时， 温度T=OK。我们把这时的温度叫 零度。 压强在气体定律的计算中用的是 压强。相对压强不能直接代入气体定律公式中计算。三、理想气体的气态方程 对于一定质量的气体，如果三个状态参量P、V和工都不改变，我们说气体处于某一状态。如果这三 个量或任意二个量同时变化，我们说气体的状态改变了。 实验证明：一定质量的理想气体，它的压强和体积的乘积与 温度的比，在状态变化时始终保持不 变，即：-征量 政一“-号兴 (2-6) 我们把 2-6 式称为理想气体的气态方程。 式中P、V、工分别为 种状态的压强、体积和 温度；P2、V．工,分别为第二种状态的压强， 体积和 温度。 气态方程描述了气体压强、体积和 遏度之间的变化规律 对于一定质量的气体，如果压强、体积和 温度三个量中一个量保持不变，那么根据2-6 式可以分 别得出，其余两个量之间的关系。 （一）波义耳一马咯特定律 气体状态交化时，温度保特不变的过程叫做等温过程。根据 2-6 式，当工=巧,时 P V=P,V,=恒量 (2-7) 即： 一定质量的气体，在温度保持不变时，气体的压强与体积成反比 这个规律是 17 世纪，由英国科学家波义耳和法国科学家马路特分别发现的。我们把2-8 式称为波义耳 -马略特定律， （二）萱?吕萨克定律 气体状态变化时，压强保持不交的过程叫做等压过程。根据 2-6式，当P=P2时， -常 2=恒 (2-8) 即： 一定质量的气体，在压强保持不变时，气体的体积与 温度成正比。 这个规律由法国科学家盖 ?吕萨克早发现。我们把2-8式称为盖 ?吕萨克定律。 （三）查理定律 气体状态变化时，体积保持不变的过程叫等压过程。 根据2-6式，当 V-V时， 号-证址 (2-9) 即： 一定质量的气体，在体积保持不变时，气体的压强和 温度成正比。 这个规律由法国科学家查理首次发现。我们把2-9式称为查理定律。 例2.3 将常压下 31m°的空气（温度23C），压入容积为 8m° 真空的加压舱内，这时舱上压力表指到 0.3MPa。 问舱内空气的温度为多少？ 解：常压空气的 压强为 0.1MPa，舱内空气的压强 0.3MPa 是相对压强。在空气的压缩过程中，质 量保持不变，可运用2-6式。 己知：PI=0.1MPa VI= 31m" TI=23+273=296K P,=0.3+0.1=0.4MPa V2=8m? 求：T 根据 2-6 式Tz= Pa: V2. T, P?V -2.12号 ×296-=305.5CK) ?2= Ta-273=32.5(C) ?舱内空气温度升到 32.5°C。例2.4 自携式潜水员，下水前用压力表测得气瓶压强为 12MPa，瓶内空气为 50°C，现潜入 20m 水深 处，水温为 10°C。问潜水员到达水底时气瓶内空气的相对压强为多少？ 解：潜水员从水面到达水底的过程中，需不断呼吸，消耗瓶内压缩空气，也就是说瓶内空气的质量非 恒定，2-6 式已不适用。但如果潜水员快速到达水底，我们可以忽略瓶内空气质量的减少，即近似认为值 定，这样2-6式仍可近似使用。同时，因潜水员快速到达水底，瓶内空气的温度也不可能同步降至水温， 但为了计算方便，我们近似认为潜水员到达水底，其瓶内气温亦降至水温。 己知：p= 12+0.1=12.IPa T,=50+273=323K 12=10+273=283K VI=V 求：p2 根据29武号一号 可得：Py= 31. T2=12] ×283=10.6(MPa) ??相对压强=P2-0.1=10.5（MPa) 例2.5 自携式潜水员，在水下 20m 水深处，深呼吸吸足压缩空气，然后取下呼吸器，屏气上升出水， 问到达水面时，其肺部体积为水下 20m 时的多少倍？ 解：潜水员在 20m 水深时，其肺部承受到压强与静水压强及水面大气压强之和相等。出水后，与大气 压强相等。因是屏气出水，肺部内空气的质量保持不变。 如果我们不考虑水温和气温的差异，则可运用2-7 式计算， 己知：P,=P 0+0.1=0.01×20+0.1=0.3MPa P2=0.1MPa TI=T? 得：V PI = 0.3=3 即：V,=3V1 Pa 0.1 ?出水后肺部的体积是水下 20m 时的三倍。 从这个例题可以知道：这种屏气出水是相当危险的，肺部过度膨账会引起肺气压伤。正确的出水方法 是出水过程不断呼出肺部气体，随深度的减少，肺部内存量气体的质量不断减少，这样到达水面时，肺高 体积不会出现明显膨胩。

水的阻力 物体在地面运动时，需不断施加动力，否则物体就会停下来，这是因为物体和地面间存在着摩擦阻力。 同样的道理，潜水员在水中运动时，也会受到水的阻力。 在水中运动的物体，所受到的与运动方向相反，阳码物体运动的力，叫做水的阻力。水的阻力消耗漕 水员的体力。凭经验我们知道，游泳时慢慢游不会很费劲，但快速游时会很累。这说明水的阻力与相对运 动速度有关，速度快时，阻力大，反之则小，当然速度和阳力间不是简单的线性正比关系。 为什么在水中运动的物体会受到阻力？ 这因为水的内部存在粘滿性。潜水员入水后，潜水服被水没湿， 港水员运动时，这部分水就和潜水员一起运动。此时，周国的水必然与这部分水相分商。由于水本身所具 有的粘湍性，潜水员运动时就要克服这种粘着力，才能使附者在潜水服上的水与周国的水相分高。潛水员 要游动就必领付出一个力来克服水的粘着力，即水的粘着阻力。 水中物体所受的阻力可用2-5 式计算： R=p vZCA (2-5) 式中：R一水的阻力 V一水流速度 C一水的摩擦系数 A一运动物体迎水面积 p一水的密度 从上式可以看出：水中运动的物体，所受到水的阻力，与水的摩擦系数（粘滞度）有关；与迎水面积 有关，迎水面积大，阻力也越大；与运动速度有关，速度越大，阻力亦随之增大。 除此之外，阻力还与物 体的形状有关。 实验证明，当相对运动速度增大到一定值时，水的阻力会急剧增大，这时又增加了一个阻力因素，即 湍流阻力。 19世纪末，英国物理学家雷诺证明液体的运动存在层流和湍流(又叫紊流〕两种流态。所谓层流指液 体质点作有秩序的线性运动，彼此互不掺混的流动状态；而充满旋涡、质点相互混掺的流动状态则称为湍 流。流速是决定流态的主要因素之一。 潜水员在静止(或流速很小）的水中慢速运动，水的流态属于层流。 而潜水员在静止水中快速游动或在急流中运动时，水的流态属于湍流，这时水的阻力随相对运动速度增加 而呈几何级增加。 综上所述，水的阻力包括粘滞阻力和湍流阻力。在相对运动速度较小时，阻力的大小主要是粘滞阻力， 在相对运动速度较大时，阻力的大小主要是湍流阻力。为了减少阻力，可以设法减小迎水面积及降低运动 速度。 二、水的阻力与潜水员的关系 我们知道，水下环境从动态意义上可分为静水环境和流水环境两种。因此潜水员在水中所受阻力也可 以分为两种情况来研究，即运动阻力和水流阻力。 1运动阻力 潜水员在静水环境中，与水做相对运动所受到的水的阳力称做运动阻力。根据 2-5 式可知，这个阻力 的大小与迎水面积的大小成正比，并随运动速度增大而增大，这时潜水员与水作相对运动时水的流态，可 视为层流，阻力较小，主要为牯滞阻力，只要运动速度不过快，一般不会产生湍流阻力。潜水员可适当减 慢运动速度，或尽量减小迎水面积，比如侧身运动等都可有效减少运动阻力。 2. 水流阻力 潜水员在流水环境，水流与潜水员相对运动所受到的阻力称做水流阻力。 如果水流速度很慢，水的流 态仍可看做层流，潜水员所受到的阻力与静水时相差不大，主要还是牯滞阻力但是水流较急时，水的流态 为湍流，水的阻力除粘滞阻力外，还会产生湍流阻力，而且湍流阻力比粘滞阻力大得多，对潜水员造成很 大的体力消耗，甚至无法进行水下作业。因此在急流的江河和潮流较大的海区作业，潜水员将受到比静水 环境大得多的水流阻力。在这种环境作业，应采取各种手段才能保证水下作业。例如，根据湖汐运动 规律，在平潮期间作业：在急流中使用挡流板等。