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气体在液体中的溶解 一种“T体与一种液体相接触，气体分子便街助自身的运动而进入到液体内。这就是气体在液体中的溶 解。 某些乞体比其它气体容易浴解在同一种液中，同一种么体在不同的液体中溶解的数量不相同， 在一定的過度下，0.IMPa一种气体，溶解于1老开共液体中的花升数，称为该气体在这种液体内的溶 解系数。 溶解系数大，表明气体在液体中的溶解量多，反之则少。 响气体在液体中的溶解量的因素很多。主要的因素有：（1)气体本身的特性：（2)液体的特性：(3） 气体和液体的温度：（4)气体的分压， 由于温度越高，分子的运动速度越大，故温度越高，气体越难浴解于液体。因浩水员总是在高压条件 下工作，下面我们者重讨论气体在液体中的溶解量与气体分压间的关系。 实验证明：在一定温度下，气体在液体中的溶解量与这种气体的分压成正比。我们把这个结论叫孪利 定律。 按照字利定律，如果气体的分压为 0.IMPa 时在菜种液体中溶解量为一个单位气体，那么在 0.2MPa时 将溶解二个单位的气体 当一种不含气体的液体首次暴露于气体中时，这种气体的分子在分压的作用下，会迅速进入液体中 当气体进入液体后，增加了气体的张力 《即气体在液体中的分压)。液体内气体张力与液体外这种气体分 压之间的差值，叫做压差梯度。压差梯度大，气体溶解在液体中的速度就快。 随者时间的推移，溶解在液 体内气体分子数量不断增加， 气体的张力随之增加，与此同时，液体外的气体因都份溶解在液体内，它的 分压降低，溶解在液体中的气体又有一些分子从液体中选出，增加气体的分压。这样，气体分 子不断溶解 和逸出，当压差梯度为委时，逸出和溶解的气体分子数量相等，液体中溶解的气体分子数量保特恒定，我 们称之为液体被气体饱和了。 气体的溶解度（即液体被气体饱和时，单位体积液体内溶解的气体质量）除与气体的分压有关外，还 与温度有关，温度越高，溶解度越小，反之温度越低，溶解度越大。 气体在液体中的溶解规律，对保隊港水员作业具有重要的指导意义。 潜水员吸入的泥合气中各种 气体，梅按照各自的分压成比例地溶于体内。由于不同气体的溶解度不同，因此菜种气体的溶解量与潜水 员在高压下呼吸这种气体的时间有关，如果时间较长，这种气体将会在港水员体内达到饱和，当然这种饱 和过程较慢。不同的气体在体内达到饱和需 8~-24h。 只髮潜水员所处环境的压强不变，已溶解在体内的各种气体的量就会保特原有的溶解状态。 当潜水员 从水下上升出水时。随者水深交法，静水压强越来越小，海解在港水员体内的混合气的总压也越来越小， 各种气体的分压办随之減少，溶解在潜水员体内的各种气体因分压诚少，不断地逸出体外。如果按照诚压 装控制上升速度，那么己溶解在体内的气体格会故顾利输送到肺部并呼出体外。如果对上升遠度和幅度控制不当，压力的降低超出了身体所能调节的速度，则会形成气泡并积聚在小血管内，引发减压病。

水的物理性质 水的分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。其分子式为 HO. 纯净的水是一种无色、无味、透明的液体。在4°C时密度 ，为1g/cm’，比空气的密度大 770倍。 水的沸点是 100°C，冰点是0C。 水与空气比较是不可压缩的。但是一定量的水，当加压至 20MPa时，它的体积会减少 1%。由于水的 压缩性很小，故可忽略不计。因此，我们通常称水是不可压缩的。 一般情况下，非纯净水的密度较纯净水的大。海水的密度约为 1.025 g/cm3。海水含盐量为 30~35g/L. 水与其它液体一样，具有易流动性。 这是因为水在压力作用下，可达到平衡状态；而在拉力或切力的 作用下，会产生变形。由于水具有流动性，因此它是一种流体。 二、水的压强 (一）压强的概念 单位面积上受到的压力叫做压强。压力既可以由物体的重量产生，例如大气的重量和水的重量可分别 产生大气的压力和水的压力：又可以由物体间的作用力产生，例如空气压缩机的活塞对气红内空气的作用 所产生的压缩力。压强的基本单位为帕(Pa)，因帕的单位很小，故在计算水和气体的压强时，常用兆帕(MPa)。 1Pa= N/m? IMPa= 10°Pa 需要注意的是，在 法定计量单位颁布前，潜水界经常使用大气压、公斤力/厘米？等作为压强单位， 现己不允许使用。大气压作为压强的一个概念仍在使用，不过己不再是压强的法定单位。 在医学和潜水等 领域，经常把压强称作压力，这个压力不是物理学概念的压力，而是特指压强。 潜水员在水中所承受的压强包括由水的重量所产生的静水压强，以及由水面大气的重量所产生的大气 压强， 水面大气压强随海拔高度 和天气的变化而变化，但一般情况下，我们认为地球表面的气压近似等于 0.1MPa〔一个大气压）。对于气体的压强， 一般使用压力表即可测出，当我们把压力表置于海平面大气中 时，压力表的指针指到刻度盘上“0”的位置。这并非说大气的压强为零，实际上大气的压强是 0.IMPa， 也就是说压力表所显示的压强值不包含大气压强。 为了研究方便，我们经常使用 压强和相对压强的概 念。 所渭相对压强 (也叫表压或附加压），表示气体实际承受的压强与大气压之间的压差。压力表所显示 的压强是相对压强。 所谓 压强，表示物体实际承受的压强，也就是施加的总压强。 压强等于相对压强加上 0.MPa（一个大气压）。 在气体定律的计算，以及研究高压环境对人体的生理效应时，应使用 压强。 （二）静水压强 由于水的重量而产生的压力叫做静水压力。单位面积上承受的静水压力就是静水压强。 在中学的物理课程中，我们学习过：液体内部同一点各个方向的压强都相等，而且深度增加，压强也 增加。 在同一深度，各点的压强都相等。若p为某种液体的密度，则深度为h 处的静水压强p为： p= gph 式中：p一静水压强，Pa 8一重力加速度，Nkg p一液体的密度，kg/cm3 h一水的深度，m 在潜水中，我们经常近似认为江河湖海的水密度都是 1g/cm’。重力加速度取 1ONKkg，静水压强以 MPa 为单位，则2-1式可简化为： p=0.01h 当h=10m 时， p=0.MMPa(相当于一个大气压)：同理当 h=20m 时，p=0.2MPa（二个大气压）? (2-2) 也 就是说当水深每增加 10m 时，静水压强即增加 0.1MPa（一个大气压）。 例2.1 某潜水员潜入 36m 水深处，问其承受多大的压强。 解：潜水员在水下受的压强由静水压强和水面上的大气压强歪加而成。 p=0.01h=0.01x36=0.36(MPa) Pe=p+O.IMPa=0.36+0.1=0.46(MPa) （三）帕斯卡定律 潜水员工作环境是具有自由液面的水下，在这种具有自由液面的水中，不同深度压强是不同的。 如果把水或其它液体放入一个没有自由液面的密闭容器内，并向容器内某点施加一个压力，情况会怎 样呢？ 实验证明：在密闭容器内的液体，能把它在一处受到的压强，大小不变地向液体各部分，各方向传递， 这就帕斯卡定律。 水压机及其它一切液压机械均是根据帕斯卡定律而工作的。 （四）水流动时压强与流速的关系 水的压强除了因自重产生的静水压强外，若水是流动的，因水的流动亦会产生压强的变化。 在稳定流动的水中，截面面积小的地方，流速大，压强小：截面大的地方，流速小，压强大。当然 流速和压强并非成简单的反比关系。

光在水中传播的特点及对潜水员的影响 （一）光在水面上的反射 光线从空气射入水面时有一部分光会被反射回空公里，反射的程度与光线的入射角有关，入射角愈小， 反射光的量愈小，反之则愈大。对于白天来说，中午时太阳光的入射角为零，反射光的量极少，此时水下 照度 。当入射角小于 30°时，反射光约为入射光的 2%：当入射角为 75°时，反射光可达 21.8%。当夕 阳光线照在水面时，入射角几乎为 90°，反射光几乎达 ，此时水下照度很差，潜水员在水质良好的浅 水中也不能看清水下物体。 (二）光在水中的散射 水中含有大量的悬浮颗粒，当光照射到这些外表凹凸不平的颗粒时，光线将向各个方向反射，我们把 这种现象叫做光在水中的妝射。水的透明度越差，其妝射的程度越严重。散射的结果使原为直线传播的光 交为杂乱无章的背景光，潜水员观察到的物体变得模糊不清。 （三）光在水中的吸收 光是具有一定速度的光 子流，当光线在水中传播时，因与水分子及恐浮颗粒的摩擦作用，使其部分能 量转交为提高水温的热能，我们把这种能量的转变称为水对光线的吸收。水对光线的吸收量比空气大千倍 以上。 水越混浊对光的吸收量越大。在清澈的浅水中，经妝射和吸收后的自然光可以使潛水员看到几十米 外的物体，但是在混浊严重的水城，潜水员会像盲人一样什么也看不到。此外，水面的自然光进入水中后， 随着水深的增加，光的吸收量随之剧增，达到一定水深后，所有光都会被水吸收掉，此时水下漆黑一团， 潜水员什么也看不见。 (四）空间祝觉的改交 潜水员在水中空间视觉改变的特点是放大、 位移和失真。 这是因为光从水中进入空一时发生折射现款以及人们习惯于你觉直线光所致。 水下物体看上去显得大 些，其比例为 4（看到的）比3（实际的），距离显得近些，约为实际距高的 3/4。失真是由于来自水下物 体的光线，在水和空气界面上的入射角不同，因而折射角也不同所致。离眼近的光线入射角小，折射角也 小，以致同一物体的各个部位的放大比例不同。于是造成失真。 （五）水下色觉的改交 由于阳光射入水后，按光的波长顾序，随着水深的增加逐渐被吸收。所以在水中，物体的颜色随深度 而异。长波光先被吸收，短波光后被吸收。例如，红色光在 1m 水深左右就被吸收掉，橙色光和黄色光则 分别在 5m 和10m 水深被吸收掉。而水深达 20m 时，仅存蓝绿色光，其它颜色的光都被水吸收掉了，这时， 潜水员看到的多数物体交成蓝色，而红色物体则星黑色。当水深再增加到一定程度时，所有颜色的光都梅 被水吸收掉，这时，水下没有任何光线，潜水员也就不能吞到物体了。