Presentatie Les Fysica II - 2* NELOS

Fysica 2* NELOS
Pascal, Dalton & Henry
© 2010 - G.W. Van der Vegt
Sportduikclub ‘de Walrussen’
- Deel 2
Inhoud

Definities

Pascal


Henry
Dalton

Licht en geluid onderwater
Definities

Partiële druk
Partiële druk

Partiële druk is de druk die een gas uit een mengsel van
gassen heeft als dit gas zich alleen in deze ruimte zou
bevinden.

Voorbeeld: Lucht op 1 bar bevat ± 20% zuurstof en 80%
stikstof.

De partiële druk van de stikstof is dan 80% van 1 bar =
0.8 bar. (dit noemen we de ppN2)

De partiële druk van de zuurstof is dan 20% van 1 bar =
0.2 bar. (dit noemen we de ppO2)
Partiële druk

Wat is de partiële druk van stikstof in
ademlucht op 30m?

Op 30m is de absolute druk 4 bar, daarmee is de
partiële druk van stikstof (ppN2) 80% van deze 4 bar
is 3.2 bar.

De partiële druk van zuurstof (ppO2) is 20% van 4
bar is 0.8 bar.

Controle: samen is de druk 3.2+0.8 = 4 bar!
Partiële druk

Wat is de partiële druk van stikstof in
Nitrox36 op 40m?

Nitrox 36 bevat 36% zuurstof en 64% stikstof.

Op 40m is de absolute druk 5 bar, daarmee is de
partiële druk van stikstof (ppN2) 64% van deze 5 bar
is 3.2 bar.
De partiële druk van zuurstof (ppO2) is 36% van 5
bar is 1.8 bar.


Controle: samen is de druk 3.2+1.8 = 5 bar!
Partiële druk

Waarom is de Partiële druk zo belangrijk?

Stikstof narcose (vergiftiging)
en
Zuurstof vergiftiging.

Zuurstof vergiftiging vanaf 1.4 bar ppO2
Stikstof vergiftiging vanaf 3.2 bar ppN2

Pascal

Druk uitgeoefend op een deel van een vloeistof plant
zich in alle richtingen voort met gelijke grootte.
Toepassingen

Duiken in onderwater grotten.

Beperkte lengte van een snorkel?
Normaliter kunnen je ademhalingsspieren dit drukverschil
niet aan.

Drukvariatie is -relatief- groter bij kleinere diepten?
Boyle & Mariotte geeft dit ook al aan.
Dalton

De druk van een mengsel van gassen is gelijk aan de som
van partiële drukken van deze gassen.

Bij constante hoeveelheid gas (geen scheikundige reactie).
en
Bij een constante temperatuur.


Als twee of meer gassen, die met elkaar geen scheikundige
reactie aangaan, zich in eenzelfde ruimte bevinden,dan is bij
constante temperatuur de druk van het mengsel gelijk aan
de som van de drukken die elk gas afzonderlijk zou hebben
als het alleen in die ruimte was.
Toepassingen



Duiken met Lucht, Nitrox of Trimix
Berekenen grenzen voor chemische
vergiftigingen.
Opname/afgave stikstof in weefsels.
Henry

De hoeveelheid gas die kan oplossen in een
vloeistof is evenredig met de druk van het gas.




Constante hoeveelheid gas
Bij verzadiging
Constante temperatuur
Constant Oppervlakte

Bij constante temperatuur en bij verzadiging is de
hoeveelheid opgelost gas in een vloeistof evenredig
met de druk van dat gas in contact met die vloeistof
Henry

Factoren die de gasuitwisseling beinvloeden
(ezelsbruggetje: TAART):
–
–
–
–
–
Temperatuur
Aard van het gas
Aard van de vloeistof
Raakoppervlak
Tijd
Henry

Afhankelijk van de vloeistof:
De mens is een mengsel van verschillende
vloeistoffen.



De wet van Henry zegt alleen iets over de maximale
hoeveelheid, niet over het verloop van het oplossen.
Snelheid gasopname varieert per soort vloeistof.
Zegt niets over methode van afname: diffusie of
belvorming.
Henry

1.
2.
3.

3 toestanden:
Verzadiging (evenwicht)
Onderverzadiging (vloeistof kan nog meer gas
opnemen).
Oververzadiging (vloeistof bevat meer gas dan het
eigenlijk kan opnemen en gaat dus gas afgeven).
Als we te snel stijgen kan het teveel aan opgelost
gas tot belvorming leiden.
Toepassing

Wet van Henry:

Duiktabellen.
Duikcomputers.
Decompressie ongevallen.
Andere luchtmengsels (Nitrox/Trimix).
Hyperbare geneeskunde.
Toediening van 100% Zuurstof.








Wit (zon)licht bestaat
uit een aantal zichtbare
en niet zichtbare
kleuren.
Zichtbaar:
Rood, Oranje Geel,
Groen, Blauw, Indigo
en Violet (ROGGBIV)
Niet zichtbaar:
Infrarood en ultraviolet
Inf
rar
oo
d
Ro
od
Or
an
je
Ge
el
Gr
oen
Bla
uw
Vio
let
Ul
tra
vio
let
Licht onderwater
10
20
30
40
50
60
Licht onderwater

Water werkt als en kleurenfilter.

+/- elke 10 m verdwijnt er kleur.
Blauw dringt het verst door.
Infrarood en ultraviolet verdwijnen beiden
zeer snel.
De selectieve absorptie gebeurd in functie
van de afstand dat het licht moet afleggen
(<> diepte).


Lichtbreking

Oorzaak is verschil in dichtheid tussen twee
media (in het geval van duiken: lucht/oogvocht).

Duikbril nodig om voldoende breking te krijgen
zodat onze ogen werken (breking
water/oogvocht is nagenoeg nihil).

Zonder bril onderwater zien is alsof je zwaar
bijziend bent.
Je zou contactlenzen met een sterke van +20
nodig hebben om dit te corrigeren!
Toepassingen

Alle voorwerpen onder
water worden 1/3 groter
dan werkelijk, alle
voorwerpen lijken 1/4
korter bij dan werkelijk.

Ons gezichtsveld
vermindert met 25%.

Duikbril is de oorzaak van
de afwijking.

Werking duikbril
(eventueel op sterke).
Zie www.natuurkunde.nl
Geluid onderwater

Door de onsamendrukbaarheid van water
plant geluid zich beter/verder en sneller voort
in water.

4-5 keer sneller dan in lucht (+/-1500 m/s)
Onze oren/hersenen kunnen dan geen
richting en afstand meer bepalen!

Puntjes op de i

Luchtverbruik

Bij berekenen luchtverbruik tijdens een duik:
GOV is je persoonlijke Gemiddelde Oppervlakte
(lucht)Verbruik.





Bij dalen wordt de grootste diepte aangehouden.
Bij stijgen wordt de grootste diepte aangehouden.
Bij decotrappen / stops rekenen we wel met de actuele diepte.
Voorbeeld: een duik van 23 min naar 20m en een stijging van 2
min rekenen we uit als 25 min * 3 (bar) * GOV (l/min) = 75 *
GOV.
Puntjes op de i

Tot 5.000 m hoogte neemt de luchtdruk
ongeveer lineair met 0,1 bar per 1.000 m af.

Bij duiken op hoogte:
–

Speciale duiktabellen nodig (vanaf 700m)
of
Duikcomputer instellen (vanaf 300m!)
Opletten met vliegen en (berg)uitstapjes naar
hoogte na een duik.