Закон Генри для чайников!

Стюарт Жак

Уильям Генри родился в Манчестере, родился он в 1800-х годах.
И он придумал следующее:

«При постоянной температуре и невысоких давлениях растворимость газа в данной жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором».

Что бы это значило? Чтобы помочь понять все это, отправьтесь в магазин и купите себе бутылку газировки. Посмотрев в бутылку, вы увидите газировку (жидкость) и сверху, прямо под крышкой, газ. Этот газ – двуокись углерода, находящаяся под давлением. Закон Генри гласит, что поскольку жидкость и газ находятся в контакте, газ будет растворяться в жидкости. Чем выше давление газа, тем больше газа будет растворяться. Именно так в газировке появляются пузырьки: двуокись углерода, находясь под повышенным давлением, растворяется в лимонаде!
Чтобы понять, как закон Генри оказывает влияние на нас во время погружений (а не то, почему у нас после бутылки лимонада может появиться отрыжка!), мы прежде всего должны немного разобраться в человеческий физиологии.

Для дыхания нам необходим воздух. Если упростить, воздух состоит из 79% азота и 21% кислорода. Вы следите за ходом моей мысли? Должны бы! Воздух попадает в легкие, азот и кислород, содержащиеся в воздухе, проходя через легкие, проникает в кровеносном потоке. Кровь транспортируется по телу за счет работы сердца.
Итак, внутри нашего тела возникает ситуация, похожая на приведенный выше пример с бутылкой газировки. Представьте, что вместо лимонада – кровь, а вместо двуокиси углерода – воздух, которым вы дышите. Воздух, вызываемый нами, находится под давлением, не так ли? В случае с дайверами это именно так, иначе мы не смогли бы им дышать. И чем глубже мы погружаемся, тем выше будет давление вдыхаемого воздуха (или газа). Точка соприкосновения лимонада и двуокиси углерода – наши легкие. Чем глубже мы идем, тем выше давление воздуха, которым мы дышим, и тем больше газа растворится в нашем кровеносном потоке, понятно?
Теперь, когда мы поумнели и понимаем немного больше, мы можем разделить «вдыхаемый воздух» на составные части, а именно азот и кислород. Теперь мы можем говорить о парциальных давлениях этих газов. Мы можем оценивать количество кислорода и азота, растворяющихся в нашем кровеносном потоке.
Именно растворенный азот создает нам, как дайверам, наибольшее количество проблем. Большая его часть растворяется в нашей крови, так как он составляет большую часть воздуха, и по мере увеличения глубины и времени погружения, количество поглощаемого азота возрастает. Давайте представим погружение на 30 метров. Давление окружающей среды здесь 4 бара. Это значит, что регулятор подает воздух под давлением 4 бара. Это в четыре раза превышает давление воздуха, которым вы дышите на поверхности. 0.79 x 4 бара = 3.16 бара азота начинает проникать в ваш кровеносный поток (в то время как на поверхности эта цифра составляет всего 0.79 x 1 бар = 0.79 бар). Это значительное увеличение концентрации… И весь этот азот двигается по вашему телу и в определенный момент «поглощается» тканями вашего тела, которые «обслуживаются» кровеносным потоком.

Гидрокостюмы для дайвинга

“БЫСТРЫЕ И МЕДЛЕННЫЕ” ТКАНИ

Некоторые ткани тела поглощают этот азот очень быстро, некоторые – медленней. В дайвинге мы можем попытаться отследить насыщение, разбив тело на «теоретические группы тканей», которые насыщаются газом с различными скоростями. Те ткани, которые насыщаются азотом очень быстро, мы назовем «быстрыми», а те, которые насыщаются долго – «медленными». Быстрые ткани, такие как сердце, легкие и внутренние органы (на самом деле, любые части тела с хорошим кровоснабжением) насыщаются очень быстро (иногда – за считанные минуты). Более медленные ткани, такие как жиры, хрящи и суставы, могут требовать часов для полного насыщения. Они могут никогда не достигнуть насыщения при использовании акваланга, поскольку воздух в вашем баллоне закончится раньше. Именно здесь необходимо ввести термин «погружения с насыщением» - при коммерческих погружениях дайверы проводят под водой продолжительное время, и все их тело «полностью заполняется» азотом – они достигают того же состояния, как все мы при парциальном давлении азота на поверхности (0ю79 Бар). 
 Ваша «Группа по остаточному давлению», указанная в выбранных вами таблицах – один из способов отслеживать, какое количество азота находится в вашей системе. Долгие донные времена на больших глубинах припишут вам одну из последних букв алфавита, что будет говорить о значительном накоплении азота. В случае с большинством декомпрессионных таблиц вы заметите, что по прошествии некоторого времени ваше буквенное обозначение начнет смещаться к началу алфавита. Это означает, что, со временем количество накопленного азота уменьшается. Почему и что происходит? Как вы избавляетесь от азота, накопленного во время погружения?

“РАССЫЩЕНИЕ”

Давайте вернемся к примеру с бутылкой газировки. Давайте откроем крышку! Что происходит? Лимонад выплескивается Ван на руки и на рубашку, правда? Почему? Ну, давайте посмотрим, что мы только что сделали. Сняв крышку вы позволили двуокиси углерода, находящейся под давлением (газу, находящемуся под крышкой) вырваться наружу. Генри (вы еще помните такого?) говорил, что количество газа, растворяющегося в жидкости, будет зависеть от давления газа, находящегося в контакте с этой жидкостью. Вы только что снизили давление газа, находящегося в контакте с жидкостью. Теперь в газировке оказывается слишком много газа, и он выходит из растворенного состояния – это просто закон Генри наоборот. Чем быстрее вы снимаете крышку, тем быстрее вы уменьшаете давление газа, находящегося в контакте с жидкостью, и тем быстрее газ выходит из растворенного состояния. Именно поэтому вы стараетесь отвинчивать крышку медленно – и тогда вы не пачкаете свою футболку. Если вы видите, что газ выходит из газировки слишком быстро, вы закрываете крышку, правильно? Ждете немного и снова медленно открываете крышку. Вы можете повторить эту операцию два или три раза. Ничего не напоминает?

Теперь давайте посмотрим, что происходит с нами, когда мы всплываем после погружения. У нас имеется газ под высоким давлением (поток газа, идущий через ваш регулятор), находящийся в контакте с кровеносным потоком / тканями, которые, на протяжении погружения, насыщались этим газом. Некоторые ткани (быстрые) могут быть полностью насыщены газом, в то время как другие будут насыщены частично, а другие (самые «медленные») могут оказаться практически нетронутыми – все будет зависеть от глубины и продолжительности погружения. 
 Теперь мы начинаем всплытие, и при этом мы понижаем давление газа, находящегося в контакте с жидкостью, то есть мы отвинчиваем крышку на бутылке с газировкой! Газ (давайте в данный момент будем говорить об азоте) в нашей системе должен выходить, поскольку давление азота, находящегося в контакте с кровью только что было понижено (все в точности как в случае с двуокисью углерода в открытой бутылке лимонада). При использовании безопасных скоростей всплытия и техник, которым вы научитесь в ходе различных курсов, азот будет просто (и не причиняя вреда) проходить обратно в легкие и покидать тело с выдохом. НО! Если мы всплываем слишком быстро, азот может выйти из «растворенного состояния» и образовать пузыри в тканях / кровеносном потоке. Это – плохо!

ДЕКОМПРЕССИОННОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ

Пузырькам не место в нашем кровеносном потоке. Газ должен быть в растворенном состоянии. Как только возникает пузырек – у дайвера могут возникнуть проблемы! Конечно, некоторые пузырьки (называемые микро пузырьками) присутствуют в теле после каждого погружения. На самом деле, вы можете подключить себя к машине, называемой «доплеровский сканер» и послушать, как они движутся в потоке вашей крови). Но нас в большей степени беспокоят пузырьки большего размера – те, которые вызывают декомпрессионные заболевания.
Пузырьки, высвободившиеся за счет слишком быстрого открытия крышки, переносятся кровеносным потоком по всему телу и могут повредить внутренние стенки кровеносных сосудов. Но реальные проблемы возникают, если эти пузырьки где-то оседают. Например, если пузырек пытается пройти по кровеносному сосуду, который для него слишком узок (и помните – эти пузырьки будут увеличиваться, по мере того как глубина будет уменьшаться), он заблокирует этот кровеносный сосуд. Значит, какая-то часть вашего тела не получит достаточного количества крови (а значит – кислорода). Ткани не любят, когда у них недостаточно кислорода – они умирают! У пузырьков еще есть неприятная привычка объединяться (благодаря поверхностному натяжению). Если вы мне не верите, посмотрите сверху на кружку пива! Вы помните, как вы сидели в кресле со скрещенными ногами? В какой-то момент вам пришлось поменять положение – у вас возникло ощущение, что в вас втыкают иголки и булавки, правда? Давление, оказываемое на ваши ноги, ограничивало поток крови в ногах, и некоторые из тканей не получали достаточного количества кислорода. И ваше тело говорит вам «Подвинься! Ты убиваешь часть меня!». Абсолютно то же самое происходит с пузырьками, только, к сожалению, вы не можете просто взять и подвинуть пузырек, вам приходится проходить рекомпрессию (в барокамере) – быстро! – прежде чем какой-то участок вашего тела начнет умирать! В процессе рекомпрессии размер пузырька уменьшается, они вновь «загоняются» в растворенное состояние, и затем его вновь выводят в кровеносный поток «нормальным» образом, чтобы окончательно избавиться от него.
Пузырьки могут оказаться где угодно, некоторые застревают в руках или ногах, другие могут застревать в слуховом аппарате. Пузырьки, застревающие где-то в нервной системе могут привести к возникновению серьезнейших проблем, а пузырьки, блокирующие или повреждающие кровеносные сосуды (например, обеспечивающие кровоснабжение мозга) могут стать причиной смерти.

Так что, как вы можете видеть, симптомы и признаки декомпрессионных заболеваний исключительно разнообразны, узнать больше о них вы сможете в ходе прохождения курсов подводного плавания.Тем не менее, лечение остается тем же самым: постарайтесь больше не вдыхать азот (используйте чистый кислород) и быстро организовать рекомпрессию.

БЕЗОПАСНЫЕ ВСПЛЫТИЯ

Итак, как же избежать всех этих проблем? Мы знаем, что пузырьки необходимо удерживать в «растворенном» состоянии. Мы также знаем, что для этого необходимо всплывать медленно. Мы уже говорили о необходимости открывать крышку бутылки с газировкой медленно. Однако, иногда недостаточно просто открывать крышку медленно. Вам приходилось вновь завинчивать крышку, подождать и вновь открывать, и только это спасало вашу футболку от появления пятен. Это зависит от того, сколько газа накоплено в бутылке с лимонадом. Или, другими словами, это зависит от того, сколько двуокиси углерода было растворено в газировке. Во время погружений вам приходится поступать также. В ходе некоторых погружений, когда вы сильно «нагружаетесь» азотом и начинаете всплытие (открываете крышку), вы должны приостанавливать всплытие (закрывать крышку), ждать на протяжении некоторого времени и вновь приступать ко всплытию (снова открывать крышку).
Этот процесс не позволяет пузырькам покидать бутылку, не правда ли? Знаете, что это такое? Это называется декомпрессионными остановками, и их продолжительность будет зависеть от глубины и времени вашего погружения и количества накопленного газа. Наверное, вы обращали внимание, что в какой-то момент газировка полностью выдыхается. Это связано с тем, что отсутствует контакт между жидкостью и газом, находящимся под давлением, и вся двуокись углерода со временем покидает лимонад. И опять же, точно то же самое происходит внутри вас, а именно – весь азот выходит из вашей системы. Большая часть выходит, когда вы уже на поверхности. Таблицы поверхностных интервалов помогут вам определить «скорость», с которой азот покидает ваше тело.