Aria compressa e respirazione nelle attività subacquee. Fisica Medica
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- Cesare Locatelli
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1 Aria copressa e respirazione nelle attività subacquee
2 Coposizione dell aria L aria è una iscela di olti gas; i più abbondanti sono Azoto, Ossigeno e Argon. Nei calcoli possiao trascurare i gas rari e la Anidride Carbonica Gas Mole cola eso olec frazione Note Ossigeno O % Assiilato nella respirazione Azoto N % Non assiilato Argon Ar 40 1% Non assiilato
3 La densità del gas utti i gas hanno una densità (assa/volue) bassa rispetto ai solidi e ai liquidi, a il valore non è trascurabile. La assa di una Mole di gas espressa in grai corrisponde al eso Molecolare (1 ole di O 2 : =2 g) La densità del gas varia con la ressione e la eperatura Il calcolo della densità di un gas può essere effettuato facilente ricordando la Legge Universale dei Gas n R = n R ; = = ; = n M (grai) n M 10 M 10 = = n R R
4 La densità del gas, due casi seplici In condizioni standard (=0 C, =1 at) 1 ole di gas occupa il volue = litri = *10 - La assa di 1 ole di O 2 : =2 g = 2 *10 - er l Azoto cabia solo il peso olecolare La assa di 1 ole di N 2 : =28 g = 28 *10 - Ossigeno = = = 1.4 Azoto O ,41410 = = = 1.25 N
5 La densità dell aria in condizioni standard L aria e una iscela di : 1. N 2 78% (M=28) 2. O 2 21 % (M=2). Ar 1% (M=40) aria aria = = = Il eso Molecolare dell aria può essere calcolato coe : 28*0.78+2* *0.01= Mole di aria corrisponde a g di aria e in condizioni standard occupa litri e ressione e eperatura non sono quelle delle condizioni standard il calcolo è un po più coplesso.
6 La densità dell aria in condizioni NON standard 1 Mole di aria ha una assa di g e in condizioni standard occupa litri In condizioni NON standard ha sepre la assa di g a occupa un volue diverso n R = n R ; = R se n = 1 = aria aria aria = = R = 8.14 =.48 10
7 Una bobola di aria copressa i può isurare facilente olue ressione e eperatura dell aria contenuta in una bobola Dai valori possiao ricavare il nuero di Moli d aria contenuti nella bobola e di conseguenza la assa dell aria. utto si ricava dalla legge universale dei gas = n R = n M n = = n g aria ; R
8 Una bobola caricata a 200 at ipicaente una bobola per respiratore subacqueo ha un volue di 14 litri La pressione interna della bobola può arrivare a 200 at La teperatura è quella abientale, ad es. 20 C Calcolare il nuero di oli e la assa dell aria n = R = 200at = = a = 14litri = 20 C = = 29.14K a n = 8.14 J 29.14K K n = = n M = 71g = g =.71
9 La respirazione nei subacquei h =1at =1at +gh Il subacqueo che si trova alla profondità h è soggetto ad una pressione aggiore rispetto a quella atosferica Oltre alla pressione esterna dell aria (1 at) è soggetto alla pressione idrostatica che cresce con la profondità er poter respirare il subacqueo deve iettere nei poloni aria alla stessa pressione dell abiente in cui è ierso I uscoli della respirazione non sono in grado di dilatare i poloni se il torace è sottoposto a pressione esterna
10 La pressione alla profondità h=10 esterna Hg esterna = 1at = 760 Hg ; esterna g h = ; g = 2 ; h = 0.76 s = a = a idrostatic a acqua idrostatic a = acqua g h = = ; g = 2 ; h s = ( ) a = Hg = 10 a La pressione di 1 at equivale a a La pressione idrostatica alla profondità di 10 equivale a a I valori sono siili e valgono circa a ossiao dire che la pressione idrostatica di 10 di acqua corrisponde ad 1 at A 20 di profondità la pressione coplessiva è circa at
11 \La funzione dell erogatore = ab ab Erogatore rachea e bronchi oloni L aria all interno della bobola si trova ad una pressione olto elevata (in genere at) L aria copressa prelevata dalla bobola passa attraverso l erogatore pria di essere iessa nei poloni L erogatore ha il copito di isurare la pressione ab dell abiente in cui è ierso il subacqueo L aria viene fornita al subacqueo alla pressione uguale alla pressione ab dell abiente esterno Quindi i uscoli della respirazione non faticano perché le pressioni tra interno ed esterno dei poloni sono in equilibrio
12 Quanta aria a disposizione e usassio tutta l aria contenuta dentro la bobola per gonfiare un pallone alla pressione e alla teperatura, quanto volue otterreo? Inizialente l aria contenuta nella bobola si trova alla pressione, teperatura e occupa il volue della bobola er la legge universale dei gas deve risultare che : = i ricava in questo odo, ovvero il volue d aria a disposizione del subacqueo alla pressione e teperatura =
13 Quanto dura una bobola er calcolare la durata della bobola occorre conoscere 1. Il volue d aria totale a disposizione del subacqueo 2. Il volue inalato per unità di tepo olue totale disponibile = t = inuti inuto olue inalato per inuto f corrente r 15 inuto 0.7litri ( inalato in un attorespiratorio) (nu.di attirespiratori al inuto) = corr f r
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