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水下低温对潜水员的影响.热传递的概念 物质的分子运动所产生的能量，叫热能，简称热。热与温度密切相关，但是具有相同温度的物质所含 的热能并不一定相等。所以热和温度是不同的概念。 热的单位是J。 质量为 北g 的物质，温度升高 1C度所需要的热量，叫该物质的比热。比热的单位是J/ Ckg ? C). 气体与固体和液体不同，由于它的分子间距离较大，所以吸热时，体积和压强都会明显增大。因此对 气体比热影响较大，在研究气体的比热时，必须分别从压强和体积中，取其一个为恒量，另一个为交量来 研宄。压强不变时叫等压比热，体积不变时叫等容比热。等压比热大于等容比热。例如：空气的等压比热 为 1005 J/(kg ? C)，等容比热为 712 J(kg ?C)。各种气体的比热见表2-3。 常用气体的比热 J/(kg.C) X22-3 气结名豬 等乐比＄ 1 005 eC 921 X 1 047 14 277 气 $ 234 一餐化碳 837 一氧化欢 1 047 大滋义 1 842 * * H. 19 712 670 754 10 090 3 140 628 754 1382 热能可以从一个物体传递到另一个物体上，这个过程就叫热传递。 热传递有三种方式：传导、对流和辐射。 通过物体直接接触来传递热量的方式叫传导。 通过被加热流体（气体、液体）的远动来传递热量的方式叫对流。 通过电磁波传递热量的方式叫热辐射。 物质的热传导性能通常用导热系数来装示。 导热系数小，则热传导性能差，保温性能好：导热系数大 则热传导性能好，保温性能差。气体的导热系数见花 2-4。 勞用气答的导热系效 裘2-4 华名務 0O时的导热系数 w/(m-C) 3: 0.022 3 M 0.023 3 * 0.022 8 匀 0.157 9 気 " 0.132 1 二氧化改 0.013 7 O5 1.02 7.12 6.23 0.61 物质的热传逆性能与其密度成正比，密度越大，单位时间内传逆的热量越多。二、水下低温对潜水员的影响 潜水员在寒冷的水中作业时，将通过传导和对流的方式散失大量的热量。由于水的导热系数比空气大 得多，故潜水员主要通过传导方式散失热量。 潜水员感到舒适的水温下限约为 21°C。低于这个温度时，潜 水员会感到寒冷，此时，仅穿游泳服的潜水员向水中的散热超过自身体内的热代偿。受冷的潜水员不可能 有效地工作，思维也会受到影响，并且易诱发减压病，严重时甚至会冻僵致死。潜水服所用材料为导热系 数低的热的不导体，穿着潜水服可保持潜水员的体温。在寒冷的水中长时间作业时常需要使用较厚的潜水 服、干式潜水服或热水服，不同水温对潜水的影响和防寒要求见图 2-4。 图2-4 不同水温对潜水的彩响和防寒要求图 因为气体的热传递性能与它的密度成正比，所以随者水深的增加，水压力增大，通过气体绝热屏障的 散热和通过呼吸向四周环境的敢热会明显增加，如果呼吸的是高导热系数的氢氧混合气（导热系数为空气 的 6倍），散热将更多。 呼吸氦氧混合气时，在0.IMPa 时，仅呼吸散热一项就占身体产热量的 10%，,0.7MPa 时，增加至 28%，2.1MPa 时，达到 50%。同时随着水深的增加，水压力将潜水服压缩，潜水服密度变大, 其绝热保暖功能大幅下降。例如一件普通的湿式潜水服在 50m 水深时，其绝热保温能力仅相当手 10m 水 深时的 40%。在上达情况下，仅依靠普通潜水服不能保持体温，必领向身体表面和呼吸气体补充一定的热 量，比如可以穿着热水服和对呼吸气体加热等。

水的浮力和潜水员的稳性、水的浮力 （一）浮力的概念 把一块木板放入水中，它会浮在水面，用弹餐秤称一个浸在水里的物体，其重量比在空气中称的重量 轻。这些事实说明浸在液体中的物体会受到一个向上的力。这种方向向上的托力，称为液体的浮力。 浮力是怎样产生的呢？ 我们将一个正方体放入盛水的容器中，见图21设A、 B两 面平行于水面。A 面到水面的深度为h。B 面到水面的深度为 ho。 从中可以看出侧面 C和D，E和F处于同一深度，故彼此受到 的静水压力大小相等，方向相反，互相抵消。但A 面和B面则不 C B 同，根据 2-1 式可知，B面压强大于 A面压强。即： Pgh2> pgh, E 设A、B面的面积分别为 s，显然B面的压力一定大于 A面 式中：D一物体受到的浮力，N 8一重力加速度，N/kg p一液体的密度，kg/m3 V一物体排开液体的体积， m 对于纯水，如果口的单位用KN，g取9.8Nkg，则2-3式可简化为 D=9.8V(kN) (2-4) （三）物体的沉浮 一块钢板放入水中会沉到水底，但是用钢板制造的船却可漂浮在水面。为什么会有这种现象呢，原来， 没在水中的物体除受到向下的重力 W外，还受到向上的浮力 D，见图2-2。物体的沉浮是由D和 W共同 作用的结果。 当 W=D时，合力DW=0，此时物体可以在液体内部任何位置平衡。我 们把物体的这种状态叫悬浮状态（也叫中性状态)。 当 D>W 时，合力 D-W>0，方向向上，物体会溧浮在水面，我们把物体 D 的这种状态叫漂浮状态（也叫正浮力状态）。 当 D-W 时，合力 W-D>0，方向向下，物体会沉到水底，我们把物体的 这种状态叫下沉状态（也叫负浮力状态)。 W 显然，在水中的物体只能处于这三种状态中的一种。我们调节D和W 的大小。可以改变物体的沉浮状态（简称为浮态)。 图 2-2 水中物体受力图 对物体的浮态进一步分析，实际上决定物体汇浮的因素是物体和液体各自的平均密度。当物体的平均 密度等于液体的密度时，星悬浮状态，当物体的平均密度小于液体的密度时，呈漂浮状态：反之，星下沉状态。 例22 欲把一个边长为 15cm 的正方体钢块(密度 p=7.8kg /cm’>从水底打捞出水，至少需多大的力？ 解：钢块在水中分别受到向上的浮力 D 和向下的重力 w，打捞所需的力是它们间的合力。 D=9.8V=9.8x0.15°=0.033(kN) =33 (N) W=gpV=9.8x78×0.15°=0.258(kN)=258(N) W-D=258-33=225(N) ?至少需 225N 的力才能将铁块打捞出水面。 （四）潜水员的沉浮原理 潜水员在水中的沉浮和一般物体在水中单纯的沉浮有所不同。一般物体在水中的浮态完全取决于物体 所受到的浮力和自重的差值，这个差值是固定不变的，故只能处于三种浮态中的一种。 一般物体的沉浮可 以称做重力沉浮。潜水员和鱼类在水中的沉浮相类似。 我们知道鱼类在水中的沉浮，一方面通过腹内的鳔， 改变自身的排水体积，从而改变浮力和自重的差值，达到沉浮目的，这属于重力沅浮。另一方面，运用尾 和鳍的推力达到潜游和浮游的目的，这种沉浮称做动力沉浮。 潜水员在水中的汇浮，一种是重力沉浮，一种是动力沉浮。重潜水属于重力沅浮，重潜水运用了压重 物（如压铅），结合调节潜水服内的空气垫，使重力和浮力的差值可以在较大范国内任意调整，达到沉浮 目的。