Sinds schooljaren weet iedereen dat water dichter is dan lucht. Hierdoor is de drukverandering onder water bij onderdompeling sneller dan de verandering bij toenemende hoogte. Dus bij een afdaling van 10 meter is er een toename van de druk per atmosfeer. In diepe oceanische depressies, die 10 duizend meter bereiken, is dit cijfer 1000 atmosfeer. Hieronder wordt beschreven hoe u kunt zien hoe de druk onder water verandert en welke invloed dit heeft op levende wezens.
Fysieke berekeningen
De dichtheid van zout zeewater is 1-2% hoger dan die van verse vloeistof. Daarom is het met een zekere nauwkeurigheid mogelijk om te berekenen welke druk onder water is, omdat deze bij elke 10 meter onderdompeling met één atmosfeer toeneemt. Zo ervaart een onderzeeër op een diepte van 100 meter een druk van 10 atmosfeer, wat te vergelijken is met de indicatoren in een stoomketel in een locomotief. Hieruit volgt dat elke laag in de zee zijn eigenhydrostatische index. Alle onderzeeërs zijn uitgerust met manometers die de druk van het water overboord meten, op basis waarvan u de mate van onderdompeling kunt bepalen.
Op grote diepte wordt de samendrukbaarheid van water merkbaar, omdat de dichtheid in diepe lagen hoger is dan op het oppervlak. En de druk stijgt sneller dan lineair, waardoor de grafiek iets afwijkt van een rechte lijn. De extra druk veroorzaakt door vloeistofcompressie neemt toe met het vierkant. Bij een afdaling van 11 km is dit ongeveer 3% van de totale druk op deze diepte.
Hoe zeeën en oceanen worden verkend
Het onderzoek maakt gebruik van bathyscaafs en bathyspheres. Een bathysfeer is een stalen bal met een holte erin die bestand is tegen de zeer hoge druk van de diepe zee. In de wand van de bathysfeer is een patrijspoort geplaatst - een hermetische opening afgesloten met sterk glas. De bathysfeer met de onderzoeker wordt vanaf het schip aan een staalkabel neergelaten naar die laag water die het zoeklicht niet kan verlichten. Dankzij dit apparaat was het mogelijk om tot 1 km af te dalen. Bathyscaaf met een bathysphere (onderaan verstevigd met een grote stalen tank), die gevuld is met benzine, kan een nog grotere onderdompeling bereiken.
Omdat de dichtheid van benzine kleiner is dan die van water, kan zo'n structuur in de zee bewegen, als een luchtballon. In plaats van licht gas wordt benzine gebruikt. Tegelijkertijd is de bathyscaaf uitgerust met een toevoer van ballast en een motor, waardoor deze, in tegenstelling tot de bathysfeer, onafhankelijk kan bewegen, zonder communicatie met het schip opoppervlak.
Onderzoek naar druk onder water op diepte
In het begin drijft de bathyscaaf op het water als een drijvende onderwaterlepel. Om te beginnen met duiken, wordt zeewater in de lege ballastcompartimenten gegoten, waardoor de constructie steeds dieper onder water begint te zinken totdat deze de bodem bereikt. Om naar de oppervlakte te stijgen, wordt de ballast losgelaten en zonder overtollige lading komt de bathyscaaf gemakkelijk naar de oppervlakte.
De diepste duik met een bathyscaaf werd uitgevoerd op 23 januari 1960, toen hij 20 minuten in de Mariana Trench doorbracht op een diepte van 10919 meter onder water, waar de druk meer dan 1150 atmosfeer was (de berekening werd uitgevoerd rekening houdend met de toename van de dichtheid van de vloeistof als gevolg van compressie en zoutgeh alte). Als resultaat van het experiment vonden de onderzoekers levende wezens die zelfs op zulke moeilijk bereikbare plaatsen leven.
Waterdruk
Tijdens het duiken ondervindt een duiker of zwemmer hydrostatische druk over het gehele oppervlak van het lichaam, terwijl deze de normale parameters van zijn lichaam overschrijdt. Hoewel het lichaam van de duiker mogelijk niet in direct contact staat met het water vanwege het rubberen pak, is het lichaam van de duiker onderhevig aan dezelfde druk die het lichaam van de zwemmer beïnvloedt, aangezien de lucht in het pak moet worden gecomprimeerd om rekening te houden met omgevingsfactoren. Hierdoor moet ook de via de slang aangevoerde ademlucht worden ingepompt, rekening houdend met de druk van het water op de beoogde diepte. Dezelfde indicator moet zijn voor de lucht die uit de cilinders naar het masker van de duiker wordt geleverd. Duikers moeten dus met ongebruikelijke snelheden ademen.
Een duikklok of een caisson helpt ook niet tegen druk, omdat de lucht erin moet worden gecomprimeerd zodat deze niet onder de bel v alt, dat wil zeggen, verhoog deze tot milieu-indicatoren. Om deze reden is er bij een geleidelijke onderdompeling een constant pompen van lucht met de verwachting van waterdruk op de bereikte diepte.
Hoge tarieven hebben een slecht effect op het welzijn en de gezondheid van een persoon, daarom is er een bepaalde grens waaraan mensen kunnen werken zonder de gezondheid te schaden. Meestal bereikt het bij het duiken in een duikpak 40 meter, wat overeenkomt met 4 atmosfeer. Een duiker kan alleen naar grote diepten afdalen in een stijf ruimtepak, dat de druk van het water aankan. Het kan veilig tot 200 meter duiken.
Impact op de menselijke gezondheid
Als je lange tijd onder hoge druk onder water blijft, zal een aanzienlijke hoeveelheid lucht oplossen in het bloed en andere lichaamsvloeistoffen. Als de duiker snel naar de oppervlakte stijgt, zal de opgeloste lucht in de vorm van bellen uit het bloed vrijkomen. Het plotseling vrijkomen van luchtbellen kan leiden tot hevige pijn in het hele lichaam en tot decompressieziekte. Daarom kan het lang (meerdere uren) duren voordat het opgeloste gas geleidelijk en zonder bellen vrijkomt om een duiker op te tillen die lange tijd op grote diepte heeft gewerkt.
Zeedruk en zeedieren
Hoewel de enorme drukwaarden op de zeebodem eerder werden aangegeven, zijn dit voor zeedieren niet zo belangrijke indicatoren. Buurtbewoners kunnen gemakkelijk en rustig grote schommelingen in deze indicator gedurende de dag doorstaan. Sommige van dergelijke dieren verdragen echter niet zo goed een scherpe verandering in druk. Zeebaars zal bijvoorbeeld opzwellen wanneer ze aan land worden gebracht, vooral als ze heel snel uit het water worden gehaald.
Atmosferische druk onder water is vrij eenvoudig te berekenen. Het is voldoende om te onthouden dat er voor elke 10 meter 1 atmosfeer is. Op grotere diepte spelen echter andere indicatoren een rol, zoals compressie en waterdichtheid. In dit verband zal het nodig zijn om de berekening uit te voeren rekening houdend met deze waarden.
