บทที่2 ฟ สิกส ใต น้ํา Underwater Physics · บทที่2 - ฟ สิกส ใต น้ํา 2-3 (International System of Unit;SI) ระบบเอสไอ

บทท 2 - ฟสกสใตนา 2-1

บทท 2ฟสกสใตนา

Underwater Physics2-1 บทนา

2-1.1 เปาประสงค บทนอธบายถงกฎของฟสกสทมตอมนษยทอยในนา

2-1.2 ขอบเขต การเขาใจอยางถองแทของหลกการทไดใหไวในบทน จาเปนสาหรบการดาอยางปลอดภยและมประสทธภาพ

2-2 ฟสกส (PHYSICS)

มนษยเราสามารถดารงชพอยบนพนผวโลกทมระดบความกดดนบรรยากาศปกตทอาจแตกตางกนบางเลกนอยไดเปนอยางด อยางไรกตามถาหากมนษยตองการจะดารงชพในสภาพแวดลอมนอกขอบเขตการหอหมดวยบรรยากาศปกตทอาจจะเปนอนตรายกบมนษยไดนน จะขนอยกบความสามารถของมนษยในการเอาชนะแรงจากความกดดนใหมน ในทานองเดยวกนถานกดานาตองการดานาดวยความปลอดภยกจะตองมความเขาใจในคณลกษณะของสภาพแวดลอมใตนา และรเทคนคในการปรบตวเพอทจะเอาชนะผลกระทบตางๆ ดงนนจงจาเปนตองมความรพนฐานทางดานฟสกสซงเปนวทยาศาสตรในเรองสสาร พลงงาน และปฏกรยาระหวางกนของสสารและพลงงาน โดยความสาคญเปนพเศษสาหรบนกดา ไดแก พฤตกรรมของกาซ หลกการลอยตว และคณสมบตของความรอน แสง และเสยง

2-3 สสาร (MATTER)

สสาร คอ สงใดกตามทมทอยและมนาหนก โดยปกตสสารจะมความเฉอย ดงนนสสารจงตองการพลงงานในการเปลยนทศทางหรอความเรว สงทเราเหนกนในโลกนลวนประกอบขนจากสสารทงสน ไมวาจะเปนตวนกดานาเอง สงแวดลอมรอบตวนกดานา เครองชวยหายใจใตนา หรออปกรณสนบสนนการดานาอนๆ

2-3.1 ธาต (Elements) ธาตเปนรปทรงพนฐานของสสารทเลกทสด มคณสมบตทางฟสกสและเคม ไมสามารถจาแนกแยกยอยใหเลกลงหรอทาใหเปนรปทรงอนๆ ไดอก นกวทยาศาสตรไดจาแนกสสารออกเปนชนดตางๆ มากกวา 100 ชนดดวยกน ธาตตางๆ เหลานเมอรวมตวกนจะเกดเปนสารตางๆเทาทมนษยรจกมมากกวา 4 ลานชนด

2-3.2 อะตอม (Atoms) อะตอมเปนอนภาคทเลกทสดของสสาร และเปนตวแสดงคณสมบตเฉพาะของธาตทอะตอมนนประกอบกนขน อะตอมประกอบไปดวยวสดทมประจไฟฟารจกกนวา โปรตอน นวตรอนและอเลคตรอน โปรตอนมประจเปนบวก นวตรอนมประจเปนกลาง และอเลคตรอน มประจเปนลบ

2-3.3 โมเลกล (Molecules) โมเลกลเกดจากการรวมตวกนของอะตอม (ภาพ 2-1) โมเลกลมกจะมคณสมบตแตกตางไปจากอะตอมเดม เชน ไฮโดรเจน 2 อะตอม รวมกบออกซเจน 1 อะตอม ไดสารชนดใหมคอ นา โมเลกลบางโมเลกลอาจมความพรอม และพยายามทจะรวมตวกบโมเลกลอนทแวดลอมอย ขณะทโมเลกลอกบางโมเลกลอาจไมมความพรอมหรอเฉอย และจะไมรวมตวกบสาร

2-2 U.S. Navy Diving Manual (แปลและเรยบเรยงโดย กวตบ.พร.,ม.ค.55)

ชนดอน การนากาซเฉอยมาใชผสมเพอการหายใจใตนานนเปนเรองทสาคญ ซงจะไดกลาวตอไปในเรองกฎของกาซ

2-3.4 สามสถานะของสสาร (The Three States of Matter) ธาตหรอสารไดๆ กตาม เกดขนไดจากการรวมตวกนของอะตอมและจะมสถานะอยได 1 ไน 3 สถานะ คอ ของแขง ของเหลว และกาซ(ภาพ 2-2) ของแขงนนมรปราง นาหนก เเละปรมาตรทเเนนอนตายตว ของเหลวมปรมาตร และนาหนกคงทแตรปรางจะเปลยนเเปลงไปตามภาชนะทบรรจ สวนกาซนนจะมนาหนกคงท และตองการทอย แตปรมาตรหรอรปรางจะไมคงท กาซอาจจะขยายตวไดจนเตมภาชนะทบรรจ หรอถาไมมฝาปดกอาจขยายตวอยางตอเนองออกสภายนอกได กาซและของเหลวอาจเรยกรวมกนไดวาของไหล (Fluids)

ภาพท 2-1 โมเลกล ออกซเจน 2 อะตอมท ภาพ 2-2 สสาร 3 สถานะเหมอนกนรวมตวกนเปนออกซเจน 1 โมเลกลและอะตอมของธาตทแตกตางกนคอไฮโดรเจนและออกซเจนรวมตวกนเปนโมเลกลของนา

การทสารใดๆ จะมสถานะเปนของแขง ของเหลวหรอกาซนน จะขนอยกบอณหภมเปนประการแรกและบางสวนอาจขนอยกบความดน ในสถานะของแขงซงจะมอณหภมตาสดนนโมเลกลของของแขงเหลานจะเรยงตวกนอยในตาเเหนงทคงท อาจมการเคลอนทบางแตการเคลอนทจะเหมอนกบการสนอยางตอเนอง เมออณหภมเพมสงขน โมเลกลจะเพมความเรวในการเคลอนทจนเลอนหลดออกจากกนและกนแลวเคลอนทไปรอบๆ จากสถานะของแขงกจะเปลยนเปนสถานะของเหลว เมอเพมอณหภมตอไปอก โมเลกลกจะมความเรวในการเคลอนทเพมขนตามไปดวยจนกระทงมบางโมเลกลหลดออกจากผวของของเหลวแลวเปลยนเปนสถานะกาซ เมอถงจเดอดของสารนนๆ โมเลกลจะเคลอนทดวยความเรวสงมากในทกทศทางซงของเหลวจะเปลยนเปนสถานะกาซอยางรวดเรว ในทางกลบกนเมอลดอณหภมลง ในขณะทโมเลกลของกาซเยนตวลงนนการเคลอนทกจะนอยลงดวย กาซจะรวมตวกนแลวเปลยนเปนสถานะของเหลว และเมอลดอณหภมจนถงจดเยอกแขงของเหลวกจะเปลยนสถานะเปนของแขงซงทงหมดนกจะครบวงรอบ

2-4 การวด (MEASUREMENT)

ในทางฟสกสนนจะคานงถงมาตรฐานของการเปรยบเทยบจากสถานะหนงของสสารหรอพลงงาน ไปอกสถานะหนงซงนกดานาควรมความเขาใจ และสามารถประยกตใชกฎตางๆ ทางฟสกสไดในหลายๆ หนวยการวด

2-4.1 ระบบการวด (Measurement Systems) การวดแรง ระยะทาง และเวลาทแพรหลายทวโลกนนม 2 ระบบดวยกน คอระบบองกฤษ (English System) และระบบเมตรก (Metric System) แมวาระบบองกฤษถกใชบอยในประเทศสหรฐอเมรกา ระบบการวดทพบบอยสดในโลกคอ ระบบเอสไอ


(International System of Unit;SI) ระบบเอสไอ เปนระบบเมตรกทปรบปรงใหทนสมย กาหนดขนในป คศ.1960 โดยการประชมทวไปวาดวยการชงตวงวด ระบบเอสไอเปนหนวยฐานทศนยมประกอบดวยหนวยทมความสมพนธซงกนและกน จงไมมความจาเปนตองใชการคานวณในการเปลยนจากหนวยหนงเปนอกหนวยหนง ระบบเอสไอเปลยนไปอกหนวยหนง โดยการเลอนจดทศนยม มากกวาทจาเปนจะตองคานวณยดยาวในระบบองกฤษ เนองจากการวดบอยครงทรายงานในหนวยของระบบองกฤษ จงมความสาคญทตองสามารถแปลงคาเหลานนใหเปนหนวยของระบบเอสไอ การวดสามารถแปลงจากระบบหนงไปอกระบบหนงโดยใชปจจยการแปลงคาใน ตาราง 2-10ถง 2-18

2-4.2 การวดอณหภม (Temperature Measurements) ระบบองกฤษในการชง ตวง และวด จะใชการวดอณหภมในหนวยองศาฟาเรนไฮต (F) การปฏบตงานทางดานวทยาศาสตรจะใชหนวยการวดเปนองศาเซลเซยส (C) บอยสด คาทไดนมาจากการเทยบอณหภมทนาแขงเรมละลายกลายเปนนาท0 องศา C (32 องศา F) และอณหภมนาเดอดท 100 องศา C (212 องศา F) สตรการแปลงอณหภม และตารางไดใหไวใน ตาราง 21-18

ในการคานวณตามกฎของกาซในอดมคตนนจะตองใชคาของอณหภ มสมบรณ สเกลอณหภมสมบรณนนเทยบจากจดศนยสมบรณ(อณหภมตาสดทสามารถลดลงถงได) ทจดนนโมเลกลตางๆ จะหยดการเคลอนท

2-4.2.1 องศาเคลวน (Kelvin Scale)

ตวอย างหน งของสเกลอณหภ มสมบรณ คอ สเกลเคลวน ซงมขนาดองศาเทากนกบสเกลเซลเซยส จดเยอกแขงของนาเทากบ 273 K และจดเดอดของนาเทากบ 373 K การเปลยนจากองศาเซลเซยสเปนอณหภมสมบรณ (เคลวน):เคลวน (K):

Kelvin (K) = °C + 273

2-4.2.2 องศาแรงคน (Rankine Scale)

สเกลแรงคนเปนอกสเกลหนงของอณหภมสมบรณ ซงมขนาดองศาเทากบกบสเกลฟาเรนไฮต จดเยอกแขงของนาเทากบ 492 °R และจดเดอดของนาเทากบ 672°R การเปลยนจากองศาฟาเรนไฮตเปนอณหภมสมบรณ (องศาแรงคน (R)):

องศา R= องศา F + 460

2-4.3 การวดกาซ (Gas Measurements) เมอวดกาซลกบาศกฟตจรง (actual cubic feet (acf))หมายถง ปรมาณของกาซทสภาพแวดลอม (ambient conditions) หนวยการวดทใชบอยสดสาหรบ

ภาพ 2-3 สเกลอณหภม แสดงจดเยอกแขง และจดเดอดเปนฟาเรนไฮต เซลเซยส เคลวน และแรงคน


กาซในสหรฐอเมรกา ไดแก ลกบาศกฟตมาตรฐาน (standard cubic feet (scf)) ลกบาศกฟตมาตรฐานสมพนธกบการวดปรมาณกาซภายใตความดนทสภาพจาเพาะหนงใด สภาพจาเพาะใชเปนฐานบอยในการเปรยบเทยบ สาหรบอากาศลกบาศกฟตมาตรฐาน วดท 60°F และ 14.696 psia

2-5 พลงงาน (ENERGY)

พลงงานคอความสามารถในการทางาน พลงงานมรปพนฐานอย 6 รปดวยกนคอ พลงงานกล พลงงานความรอน พลงงานแสง พลงงานเคม พลงงานไฟฟาและพลงงานนวเคลยร และอาจปรากฎอยไดในหลากหลายรปแบบ (ภาพ 2-4) พลงงานเปนดานหนงของฟสกส ทลกซง และซบซอน เกนกวาขอบเขตของคมอน บทนจะครอบคลมเพยงแคบางดานของ แสง ความรอน และพลงงานกล เนองจากมผลกระทบของการอยใตนา ไมเปนไปตามปกต และสงผลกระทบตอการดา

ภาพ 2-4 รปตางๆ ของพลงงาน 6 รป


2-5.1 การอนรกษพลงงาน (Conservation of Energy) กฎของการอนรกษพลงงานกอตงขนในทศวรรษท 1840 โดยระบวา พลงงานในจกรวารสามารถถกสรางหรอทาลายได อยางไรกตามพลงงานสามารถเปลยนจากรปแบบหนงไปอกรปแบบหนงได

2-5.2 การแบงประเภทพลงงาน (Classifications of Energy) การแบงสองประเภทโดยทวไปของพลงงาน ไดแก พลงงานศกย (potential energy) และพลงงานจลน (kinetic energy) พลงงานศกยเกดจากตาแหนงของวตถ รถยนตคนหนงจอดอยบนเขาโดยใชเบรกมอ รถยนตคนนนจะมพลงงานศกย พลงงานจลนคอพลงงานในการเคลอนไหว รถยนตทลอหมนบนถนนมพลงงานจลนในขณะเคลอนท

2-6 พลงงานแสงในการดานา (LIGHT ENERGY IN DIVING)

การหกเหของแสง ความขนของนา ความเคม และมลภาวะ ลวนแตมสวนตอการรบร ระยะหาง ขนาด รปรางและสของวตถใตนา นกดาจะตองเขาใจในปจจยททาใหการมองเหนใตนาเปลยนแปลงไป และตองตระหนกวาการรบรดานระยะหาง เปนไปไดอยางมากทจะไมแมนยา

2-6.1 การหกเห (Refraction) เมอแสงผานจากตวกลางทมความหนาแนนคาหนงไปยงอกตวกลางหนงรงสของแสงจะมการเบยงเบนและเกดผลทเรยกกวา การหกเหของแสง โดยจะเกดขนบรเวณผวนาสวนทนาและอากาศสมผสกน และทผวสมผสระหวางนาและหนากากดานาของนกดาน าขณะทนกดานามองวตถใดๆ ผานทางหนากากดานา (ภาพ 2-5) ปรากฎการณนเรยกวา การหกเห และเกดขนเนองจากแสงเดนทางในอากาศเรวกวาในนา ถงแมวาการหกเหของแสงทเกดขนระหวางนากบอากาศบรเวณหนากากดานาของนกดานา จะทาใหเกดการมองเหนทไมแนนอนอนไมพงปรารถนากตาม เรายงถอวาอากาศนนมความจาเปนตอการมองเหน เชน ถาหนากากดานาหลดหายแลวนยนตาของนกดานาจะสมผสกบนาโดยตรงซงจะทาใหไดรบผลตามดชนหกเหของแสงเชนเดยวกนดงนนในสถานการณเชนนจดรวมแสงจะผดไปจากปกต และการมองเหนของนกดานาจะเปนไปดวยความยากลาบากจนอาจเรยกไดวาเปนคนตาบอดกไดถามองเหนเชนนนบนผวนา

การหกเหของแสดงสามารถทาใหวตถดเหมอนอยใกลกวาความเปนจรง วตถทอยไกลออกไปจะดเหมอนอยหางประมาณสามในสของระยะทางจรง ทระยะหางมากขน ผลกระทบของการหกเหอาจกลบทางทาใหวตถด เหมอนอย ไกลออกไปมากกวาทเปนจรง การลดลงของความสวางจา(brightness) และความแตกตาง (contrast) รวมกบการหกเห มผลกระทบตอความสมพนธของระยะทางการมองเหน

ภาพ 2-5 วตถใตนาดเหมอนอยใกลกวา


ความเปลยนแปลงดานการมองเหนจากผลของการหกเหของแสง คอ จะทาใหเรามองเหนวตถใตนามรปรางและขนาดผดจากความเปนจรง โดยทวไปแลวเราจะเหนวตถใตนามขนาดใหญกวาความเปนจรงประมาณ 30 เปอรเซนต การหกเหมผลกระทบมากขนตอวตถทอยขอบดานนอกของลานสายตาการบดเบยวนสงผลกระทบตอการทางานประสานกนระหวางตาและมอ และอธบายวาทาใหการหยบจบวตถใตนาบางครงยากสาหรบนกดา ผลจากการหกเหของแสงททาใหมองเหนวตถใตนาผดแผกไปใน ขนาด ระยะและรปทรงนอาจจะเอาชนะหรอแกไขไดโดยการเรยนรจากประสบการณและการฝกฝน

2-6.2 ความขนของนา (Turbidity of Water) ผลกระทบตางๆ เหลานจะยงมอทธพลมากขนตามความขนของนา ยงนาขนมากกจะยงทาใหเกดปรากฏการณในทางตรงขามไดมากขน กลาวคอจะทาใหการกะระยะทางใกลกวาระยะจรงเปนไกลเกนกวาระยะจรง เชนในนาทขนมากๆ ระยะวตถท 3 หรอ 4ฟต นนอาจจะมองเหนไดวาอยไกลกวาระยะจรง แตในนาทขนปานกลางความเปลยนแปลงดงกลาวอาจเกดขนทระดบความลก 20-25 ฟต และในนาทใสมากๆ ทระดบความลก 50-70 ฟต นนนกดานาอาจจะมองเหนไดวาวตถปรากฏใกลกวาระยะจรง หรอกลาวโดยทวไปไดวาวตถยงอยใกลวตถนนจะยงดอยใกลเกน และยงนาขนเทาใด แนวโนมทจะมองเหนอยไกลมากขนเทานน

2-6.3 การกระจาย (Diffusion) นอกจากแสงจะมการกระจายในอากาศแลวยงมการกระจายมากขนในนาดวย รงสของแสงนนจะแพรกระจายไปโดยโมเลกลของนาและอนภาคตางๆ ในนาบางครงการกระจายดาเนนไปไดเพราะแสงกระจายไปในบรเวณอน เชน บรเวณทเปนเงาหรอทไมมการสองสวางอยางไรกตามการกระจายของแสงจะรบกวนทศนะวสยและการถายภาพในนา เนองจากการกระจายของแสงทางดานหลงภาพนนจะไปลดความเดนชดของวตถและฉากหลง การตดกนหรอความเดนชดของภาพทเสยไปนเปนสาเหตสาคญทวา ทาไมทศนะวสยใตนาจงมขดจากดมากกวาในอากาศ การกระจายของแสงทเกดขนในอากาศในลกษณะนจะเกดในภาวะทไมปกตเทานน เชน เมอมหมอกหรอควนจดๆ

2-6.4 การมองเหนส (Color Visibility) คณสมบตดานอนๆ ในเรองทศนะวสยใตนา นอกจากความผดเพยนในเรองของขนาดและระยะของวตถแลวยงมปจจยอกหลายอยางทอาจรวมกนทาใหการมองเหนสในนาเปลยนแปลงไป การทเราใชสทาลงบนวตถนนมวตถประสงคเพอเปลยนแปลงทศนะวสยของผพบเหนดวยการทาใหเหนเดนชดขน หรอทาใหพรางกลมกลนไปกบฉากหลง การเลอกใชสใหมองเหนไดชดเจนหรอกลมกลนกบสภาพใตนาใหมากทสดนนจะยากกวาในอากาศ

เมอแสงสองผานนาใสลงไปใตนานน สจะถกกรองจากแสดงเมอเดนทางไปทความลก แสงสแดงจะถกกรองออกไปทระดบความลกตนๆ กอน แลวจงเปนสแสด เหลอง เขยวและนาเงนตามลาดบ การกรองสตางๆ ออกไปนไมไดขนอยกบระดบความลกแตเพยงอยางเดยวแตยงขนอยกบปจจยอนๆ ดวยเชนความเคม ความขน และขนาดของอนภาคทแขวนลอยอยในนา และมลพษทมผลตอคณสมบตการกรองสของนา ความเปลยนแปลงดงกลาวจะเปลยนแปลงจากนาจานวนหนงไปยงนาอกจานวนหนง และจะยงเปลยนแปลงมากขนเมอปรมาณนาระหวางผสงเกตการณกบวตถเพมมากขน

สวนประกอบของฉากหลงใดๆ กตามใตนา เชน สาหราย หนและเปลอกหอย จะปรากฏใหเหนเปนสเดยวกนเมอความลกหรอระยะในการมองเพมขน โดยจะไมสามารถจาแนกสได แตจะเหนไดเปนความสวางทแตกตางกนเทานน ปจจยทสาคญตอทศนวสยคอ การตดกนซงอาจจะเปนแสงสองลงบน


ความมดหรอเงามดบนแสงสวาง และถงแมวาวตถนนจะมขนาดใหญกตามเราอาจจะไมสามารถตรวจพบได ถาความสวางบนวตถนนมคาเทากบฉากหลง

2-7 พลงงานกลในการดานา (MECHANICAL ENERGY IN DIVING)

พลงงานกลสวนมากกระทบกบนกดาในรปแบบของเสยง เสยง คอ การเคลอนทอยางเปนหวงวงรอบ หรอ การสงความเปลยนแปลงของความดนผานกาซ ของเหลว หรอของแขง เนองจากของเหลวเปนตวกลางทมความหนาแนนมากกวากาซ จงตองใชพลงงานมากขนเพอใชเปลยนแปลงสภาพสมดลเมอเกดความเปลยนแปลงหรอการรบกวนขน เสยงจะเคลอนทไดไกลกวาและเรวกวาในตวกลางทมความหนาแนนมากกวา ดวยเหตผลดงกลาวนกดานาจงตองใหความสนใจตอเสยงใตนา

2-7.1 อณหภมนาและเสยง (Water Temperature and Sound) ในระหวางการดานา เราอาจจาแนกชนของนาไดตงแตสองชนขนไปตามความแตกตางของอณหภมระดบชนเหลานเราเรยกวา ชนอณหภม (Themoclines) ชนทมอณหภมเยนทสดจะมความหนาแนนมากทสด และเมอคาความหนาแนนระหวางชนแตกตางกนมากขน พลงงานเสยงจะสามารถผานระหวางชนไดนอยลงซงหมายความวาเสยงทเราสามารถรบฟงไดทระยะ 50 เมตร จากแหลงกาเนดนน เราอาจจะไมสามารอรบฟงไดทระยะไมกเมตรจากแหลงกาเนด ถานกดานาอยตางระดบชนทกาเนดเสยงนน

2-7.2 ความลกของนาและเสยง (Water Depth and Sound) ในบรเวณนาตนหรอพนทจากด ความสะทอนและสะเทอนจากอากาศ/นาและวตถ/นาทสมผสกนจะทาใหสนามเสยงผดไปจากปกต เชน มเสยงสะทอน มจดบอดและมจดรวมเสยง เมอนกดานาดาวายในนาตนบรเวณแหลงปะการง หรอในพนทจากด ควรคาดการไวกอนเลยวาการตดตอสอสารทางเสยงนนจะสญเสยสญญาณเปนหวงๆและสญญาณเสยงในการนารองกจะถกรบกวนดวยยงความถของสญญาณสงขนกจะยงถกรบกวนมากขน

เนองจากเสยงเคลอนทใตนาไดเรวมาก (4,921 ฟตตอวนาท) ซงหของมนษยนนไมสานารถรบฟงความแตกตางของเสยงระหวางหแตละขางไดเมอเสยงเดนทางมาถง ดงนนนกดานาจงไมสามารถจาแนกทศทางของแหลงกาเนดของเสยงได ซงจากขอดอยขอนอาจทาใหเปนอนตรายตอนกดานาไดเนองจากไมสามารถระบตาบลทและแหลงทมาของสงอนตรายได เชน เรอยนต

2-7.2.1 งานนกดา และเสยง (Diver Work and Noise) เครองชวยหายใจใตนาวงจรเปดจะใหกาเนดเสยงทมระดบความดงสงแกนกดานา และขณะเดยวกนแผงฟองอากาศกชวยใหประสทธภาพระดบความดงของเสยง (effective sound pressure level;SPL) ลดลงอกดวย ถานกดานาหลายคนปฏบตงานในบรเวณพนทเดยวกนเสยงและฟองอากาศจะทาใหสญญาณในการตดตอสอสารไดยนเสยงบางสวน อกสวนหนงจะไมสามารถรบฟงไดทงนขนอยกบตาแหนงทอยของนกดานาทสมพนธกบผททาการตดตอซงกนและกนดวย

ชดดานา wet suit ททาจากยางนโอพรนนน สามารถปองกนเสยงทมความถสงกวา1,000 Hz ไดอยางมประสทธภาพและจะยงปองกนไดดขนเมอความถสงขน ในการไดงาน


ควรเปดชองเลกๆ ท Hood คลมศรษะนกดานาดวยการเจาะรบรเวณหหรอเตรยมทาเปนแผนพบเลกๆ สาหรบปด-เปดตงแตอยบนผวนา

2-7.2.2 คลนความดน (Pressure Waves) เสยงเคลอนทผานนาในลกษณะของคลนความดนตอเนอง เสยงทดงมากจะสงผานเปนคลนความดนสงเชนกน นกดานาอาจไดรบผลกระทบจากคลนความคนสงทถกสงผานมาจากนาทแวดลอมอยไปยงโพรงอากาศตางๆ ในรางกาย(ห โพรงไซนส ปอด) คลนความดนนอาจทาใหความดนภายในโพรงอากาศตางๆ เหลานนเพมสงขนซงจะทาใหบาดเจบได แหลงกาเนดเสยงทมความดงมากๆ หรอคลนความดนสงไดแก การระเบดใตนาและโซนารบางชนด สาหรบโซนารทแพรคลนความแรงไมมาก เชนโซนารวดความลกและโซนารหาปลานน จะไมแรงหรอดงจนเปนอนตรายตอนกดานาอยางไรกตามโซนารปราบเรอดานาจะสงคลนความดนทมความแรงของสญญาณเปนหวงๆซงเปนอนตรายตอนกดานาได

เปนความรอบคอบอยางหนงในการระงบการดานาไวกอนหากในบรเวณพนทปฏบตงานนนมการแพรคลนโซนารกาลงสง การใชโซนารสาหรบแสดงตาบลทของนกดานา (diver-held pinger system) นน นกดานาควรสวม Hood คลมศรษะททาจากยางนโอพรนทมความหนาอยางนอย 1/4 นว เพอปองกนหของนกดานาเอง ทงนไดเคยมการทดลองแลววา Hood คลมศรษะนนสามารถปองกนไดเปนอยางดเมอใชคลนความถสง หวงขนาด 4มลลวนาท สงซาวนาทละ 1 ครง โดยแหลงกาเนดมระดบกาลง 100 วตต และระยะจากแหลงกาเนดคลนเสยงถงศรษะนกดานาใกลเพยง 0.5 ฟต (Pence และ Sparks ทดลองเมอป ค.ศ.1978)

2-7.3 การระเบดใตนา (Underwater Explosions) การระเบดใตนาจะใหกาเนดคลนตอเนองทถกสงไปในนาในลกษณะของคลนกระแทก หรอเรยกวา water Hammer และทพนทองทะเลจะคลายกบคลนแผนดนไหว คลนกระแทกในนาจากการระเบดใตนาประกอบดวยคลนกระแทกลกแรก ตามดวยคลนความดนสงจากการระเบดอยางแรง คลนกระแทกลกแรกทมความแรงสงนเปนผลมาจากการปลดปลอยกาซออกมาอยางมากเปนโพรงกาซขนาดใหญทมความดนและอณหภมสง คลนการระเบดลกตอๆ มาเปนผลมาจากการขยายตวของกาซอยางรวดเรวไปในสภาพแวดลอมทมความกดดนตากวา สงผลใหวงของโพรงกาซถกจากดใหแคบและขยายตวในลกษณะขนสผวนา

คลนกระแทกความแรงสงลกแรกนจะเปนอนตรายทสด โดยจะเดนทางออกจากจดกาเนดการระเบดและความแรงจะลดลงตามระยะทางทเพมขน จากนนคลนการระเบดทมอนตรายนอยกวาจะเดนทางตามคลนกระแทกลกแรกมาอยางใกลชด และอกประการหนงทสาคญ คอ กระแสนาในบรเวณพนทการระเบดจะไหลเวยนอยางปนปวนเปนเวลานานภายหลงการระเบดปจจยตางๆ ทมผลตอความแรงของคลนกระแทกและคลนการระเบด คอ แตละอยางจะขนอยกบสภาพแวดลอมทเกดการระเบดและชนดของวตถระเบดทใช

2-7.3.1 ชนดและจานวนของวตถระเบด (Type of Explosive and Size of the Charge)วตถระเบดบางชนดมอานาจการทาลายรนแรงในทนททเกดการระเบดแตจะลดลงตามระยะทาง บางชนดมอานาจการทาลายทรนแรงนอยกวาแตจะเพมขนตามระยะทาง วตถระเบดทมอานาจการทาลายทนทนนโดยทวไปแลวจะใชในการตดหรอการทาลาย


เปาหมายโดยตรง สาหรบวตถระเบดแรงสงทมอานาจการทาลายเบองตนตาๆ นนจะใชในระเบดปราบเรอดานา (Depth charges) และทนระเบดทไมไดใชในการทาลายเปาหมายโดยตรงแตใชขอไดเปรยบในดานอานาจการทาลายทหมายในวงกวาง วตถระเบดชนดทมอานาจการทาลายทนทจะใหคลนกระแทกและคลนการระเบดทมความแรงสงเปนเวลาสนๆ ในพนทวงแคบ สวนวตถระเบดแรงสงจะใหคลนกระแทก และคลนการระเบดทมความแรงนอยกวาเปนเวลานานในวงกวาง

2-7.3.2 คณลกษณะของพนทองทะเล (Characteristics of the Seabed) พนทองทะเลในลกษณะอน ๆ นอกจากหนหรอตะกอนททบถมกนอยางหนาแนนนนอาจถกขบจากอานาจการระเบดใหกระเดนไปในนา และในอากาศไดถาทาการวางระเบดไวในทตน ๆ พนทองทะเลอาจดดซบหรอขยายผลของคลนกระแทกและคลนการระเบดไดโดยพนทองทะเลทมความออนจะดดซบคลนกระแทกและคลนการระเบดไวได ในขณะทพนทองทะเลทแขงเชนพนหนอาจขยายผลการระเบดใหมากยงขน ชนความลกของพนทองทะเลกมความสาคญทตองนามาพจารณาดวยเนองจาก ชนหน แนวสนของหนแลวลกษณะภมประเทศใตนาอาจทาใหทศทางของคลนกระแทกและคลนการระเบดเปลยนปลงไปและอาจทาใหเกดคลนสะทอนขนอกกได

2-7.3.3 บรเวณททาการวางระเบด (Location of the Explosive Charge) จากการคนควาและวจยนนทาใหทราบวาคลนกระแทกและคลนการระเบดทเกดจากการวางระเบดโดยตรงในนา จะมอานาจในการทาลายมากกวาการวางระเบดลงในรทเจาะในหนหรอปะการง

2-7.3.4 ความลกของนา (Water Depth) ทระดบความลกมากๆ คลนกระแทกและคลนการระเบดจะลดลงตามปรมาตรของนาทเพมมากขนและอานาจการทาลายกจะลดลงดวยเชนกน การระเบดใกลกบพนผวนาไมไดทาใหอานาจการทาลายลดลง

2-7.3.5 ระยะหางจากระเบด (Distance from the Explosion) ระยะทางจากจดกาเนดการระเบด โดยทวไปแลวถาระยะทางยงไกลจากจดกาเนดการระเบดมากขน อานาจการทาลายและความแรงของคลนกระแทกและคลนการระเบดกจะยงลดลงดวย โดยปจจยขอนตองพจารณารวมกบสภาพพนทองทะเล ความลกของนาและการสะทอนของคลนกระแทก และคลนการระเบดจากโครงสรางและลกษณะภมประเทศใตนา

2-7.3.6 ระดบการจมตวของนกดา (Degree of Submersion of the Diver) ระดบการจมตวของนกดานา นกดานาทจมอยใตนาทงตวนนจะไดรบผลรวมจากคลนกระแทกและคลนการระเบดผานรางกาย ถานกดานาอยใตนาเปนบางสวนโดยใหศรษะและรางกายสวนบนพนนาแลวผลของคลนกระแทกและคลนการระเบดทกระทาตอ ปอด หและโพรงไซนสอาจบรรเทาลงได อยางไรกตามอากาศจะสงผานคลนกระแทกและคลนการระเบดมาอกจานวนหนงและรางกายของเรามสวนทบอบบางตอผลจากการระเบด ไดแก ศรษะ ปอดและลาไส คลนความดนขนาด 500 ปอนดตอตารางนว เพยงพอททาใหเกดการบาดเจบทรนแรง ตอปอด และทางเดนลาไส และขนาดทกวา 2,000 ปอนดตอตารางนว จะทาให


เสยชวต แมแตคลนความดนเพยง 500 ปอนดตอตารางนว สามารถทาใหเกดบาดเจบถงชวตภายใตบางสถานการณ

2-7.3.7 การประเมนความดนของการระเบดตอนกดา (Estimating Explosion Pressure ona Diver) มสตรตางๆ สาหรบใชในการคานวณผลของคลนการระเบด T.N.T. โดยสตรเหลานจะมการเปลยนแปลงรปแบบไดตามผลทตองการในการคานวณ เทคนคดงกลาวเปนเพยงการประมาณการณและสตรเหลานจะใชสาหรบ T.N.T. เทานน โดยไมสามารถประยกตใชกบดนระเบดชนดอนๆ ได

สตรตอไปน (Greenbaum และ Hoff ไดกาหนดขนใชเมอป ค.ศ.1966 เปนสตรหนงทใชในการประมาณคาความดนทมตอนกดานาจากการระเบดดวยดน T.N.T.

P = 13,0003√wr

โดยทP = ความดนทมผลตอนกดานาเปนปอนดตอตารางนวW = นาหนกของดน T.N.T. เปนปอนดr = ระยะหางจากจดกาเนดการระเบดเปนฟต

จากการคานวณอยางายๆ จะเหนวาดนระเบดขนาด 45 ปอนดทระยะ 80 ฟต นน จะมคลนการระเบดความดน 578 psi ซงคลนการระเบดความดน 500 psi กพอแลวทจะทาใหเกดอาการบาดเจบสาหสทปอดและระบบทางเดนอาหารได ความดนตงแต 2,000 psiขนไป สามารถทาใหถงตายไดและความดนของคลนการระเบดถงแมเพยง 500 psi กสามารถทาใหบาดเจบถงตายไดทงนขนอยกบสภาพแวดลอม

ตวอยาง; จงประเมนความดนทกระทาโดยดนระเบดนาหนก 45 ปอนดทระยะหาง 80 ฟต

1. แทนคาททราบP = 13,0003√45

802. หาคาความดนทกระทา

P = 13,0003√4580

= 13,000 x 3.5680

= 578.5 ปดเศษไปเปน 579 ปอนดตอตารางนว (psi)

ดนระเบดนาหนก 45 ปอนดกอใหเกดความดน 579 ปอนดตอตารางนวทระยะหาง 80 ฟต

2-7.3.8 การลดผลกระทบจากระเบดใหนอยสด (Minimizing the Effects of anExplosion) เมอคาดวาจะมการระเบดใตนา นกดานาควรจะขนจากนาหรออยใน


ระยะหางใหมากสดเทาทจะมากได ถานกดานาตองอยในนาแลวทางทดควรใหมการจากดความดนจากการระเบดไวทไมเกน 50 ปอนดตอตารางนว เพอใหเกดผลกระทบตอรางกายนอยทสดนนนกดานาควรลอยตวในตาแหนงทเทาชไปทางจดกาเนดการระเบดและศรษะไปในดานตรงขาม ศรษะและรางกายสวนบนนนควรอยในตาแหนงทพนนาหรอลอยตวในลกษณะหลายหนาศรษะพนนา

2-8 พลงงานความรอนในการดานา (HEAT ENERGY IN DIVING)

ความรอนหรออณหภมนนมความสาคญอยางยงในการปรบตวใหเขากบสงแวดลอมโดยรางกายมนษยจะดาเนนกจกรรมไดในชวงระยะอณหภมภายในรางกายแคบๆ เทานน และยงตองมกลไกทซบซอนในการควบคมอณหภมนนดวย

ความรอนเปนรปหนงของพลงงาน มความสมพนธเปนสดสวนตามการเคลอนทของโมเลกลของสารและมความสมพนธอยางใกลชดกบอณหภมแตตองแบงแยกจากอณหภม ทงนเพราะสารตางชนดกนนนไมจาเปนจะตองมพลงงานความรอนเทากนแมจะมอณหภมเทากนกตาม

ความรอนเกดขนไดหลายวธการดวยกน เชน เกดจากการเผาผลาญนามนเชอเพลงและปฏกรยาทางเคมอนๆเกดจากการเสยดสและเกดจากไฟฟา ความรอนจะถกสงผานจากทหนงไปยงอกทหนงได 3 วธดวยกน คอ การนาความรอน การพาความรอน และการแผรงส

2-8.1 การนา การพา และการแผรงส (Conduction, Convection, and Radiation)

การนาความรอน (Conduction) คอ การสงผานความรอนโดยการสมผสโดยตรง นาเปนตวนาความรอนทดเลศ ดงนนนกดานาทไมไดสวมชดปองกนจะสามารถเสยความรอนในรางกายไปกบนารอบๆตวไดอยางมากโดยตรงโดยการนาความรอน

การพาความรอน (Convection) คอการสงผานความรอนโดยการถายเทความรอน วธการนเปนหลกพนฐานทวไปในระบบอปโภค-บรโภคภายในบาน ซงตามธรรมชาตแลวกระแสอากาศทมความอบอนจะลอยตวขนสงและกระแสอากาศทเยนจะไหลลงตา นกดานาทนงอยบนพนแทงคนาในหองทมความเยนนนนอกจากจะเสยความรอนใหกบนาโดยตรงโดยการนาความรอนแลวยงเสยความรอนโดยการพาความรอนของกระแสนาดวย เนองจากนาอนทสมผสกบรางกายนนจะลอยตวสงขน แลวถกแทนทดวยนาทเยนกวาโดยผานมาตามผนงของแทงคนา นาอนทบรเวณผวนากจะเสยความรอนใหกบสงแวดลอมทเยนกวาจนเมอเยนตวแลวกจะจมลงอกครงจนกวาจะอนขนเปนวฏจกรตอเนองไป

การแผรงส (Radiation) คอการสงผานความรอนในรปของพลงงานคลนแมเหลกไฟฟา แหลงเเผรงสความรอนเบองตน ไดแก ความรอนจากดวงอาทตย เครองทาความรอนไฟฟา และแหลงกาเนดเพลง

2-8.2 การสงผานความรอน (Heat Transfer Rate) ในการสงผานความรอนทงสามรปแบบนน การนาความรอนมความสาคญมากทสดตอนกดานา และความรอนทถกสงผานไปโดยการนาความรอนนนจะขนอยกบปจจย 2 ประการ ดงน ความแตกตางระหวางอณหภมทอนกวาและเยนกวาของวตถนน คณสมบตดานการนาความรอนของวตถนน


ไมใชสารทกชนดมอตราการนาความรอนเดยวกน สารบางชนด เชน เหลก ฮเลยม และนา จดเปนตวนาความรอนทดมาก สารบางชนด เชน อากาศ จดเปนตวนาความรอนทไมดเลย ถานาตวนาความรอนทไมด หรอฉนวน นไปวางไวในตาแหนงระหวางแหลงกาเนดความรอนกบสารชนดอนกจะทาใหการสงผานความรอนไปยงสารนนเปนไปไดชาลง วตถสวนใหญทใชในการปองกนการเสยควานรอนใหกบรางกายมนษยไดอยางมประสทธภาพ ไดแก ขนสตวและยางสงเคราะห ทงนเพราะภายในประกอบดวยโพรงอากาศเลกๆ จานวนมาก มขนาดเลกเกนกวาททาหนาทในการพากระแสความรอน หากแตกทาหนาทในการปองกนการสงผานความรอนโดยการนาความรอนดวย

2-8.3 อณหภมรางกายนกดา (Diver Body Temperature) จากประสบการณของนกดานากบสภาพปกตทอณหภมหองแลว เขาจะไมสามารถทราบไดวาเมออยใตนาแลวจะมปญหาเรองอณหภมอยางไร อณหภมใตนาทจะทาใหนกดานารสกสบาย คอ ทอณหภม 70 องศา F หรอ 21 องศา C ถาตาลงไปกวานนกดานาจะเรมหนาวสน โดยเฉพาะถานกดานาสวมใสแตเพยงชดวายนาแลวจะเสยความรอนไปกบนาไดเรวกวาทรางกายจะสรางขนทดแทนได ซงถาไมมการปองกนทดพอกอาจเกดปญหาขนกบนกดานาได นกดานาเมอเกดอาการหนาวสนแลวจะทาใหไมสามารถปฏบตงานไดอยางมประสทธภาพ สมองไมปรอดโปรงและอาจส งผลให เ กด โรคเหตลดความกดอากาศ(Decompression Sickness) ได

มปจจยหลายอยางทเปนปญหาตอการรกษาระดบอณหภมในรางกายของนกดานา ซงไดแก ความพอเหมาะพอดของชดดานาทสวมใส ความหนาแนนของกาซทเพมขน ความสามารถในการนาความรอนของกาซทใชในการหายใจ และการเสยความรอนจากการหายใจออก นอกจากนถาระดบความลกมากขนชดดานา wet suit ททาจากยางนโอพรนนนจะบบรดรางกายมากขน และจะสญเสยความสามารถในการปองกนความรอนไปอยางมาก ดงนนเมอตองดานาในนาเยนเปนเวลานานๆอาจจะตองใชชดดานาทหนาขน ชดดานา Dry suit หรอ hot water suit

ความสามารถดานการสงผานความรอนของกาซ จะเปนสดสวนโดยตรงตามความหนาแนนของกาซนน ดงนนความรอนจงสญเสยจากรางกายทางชดปองกนการเสยความรอน และจากการหายใจออกสนา ทเเวดลอมอยมากขนตามความลก เเละจะเสยความรอนมากยง ขนอกเมอใชกาซทมความสามารถในการนาความรอนทด เชน ใชกาซผสมฮเลยม-ออกซเจนในการหายใจ ความรอนทเสยไปจากการหายใจจะเพมขนจากการสญเสยเพยง 10% ของความรอนทรางกายสามารถสรางขนทดแทนทระดบความดน 1 บรรยากาศสมบรณ (ata) เปนสญเสยถง 28% ทระดบความดน 7 ataและสญเสยถง 50% ทระดบความดน 21 ata เมอหายใจดวยกาซผสมฮเลยม-ออกซเจน ซงในภาวะเชนนวสดทใชปองกนการเสยความรอนของรางกายจะไมสามารถปองกนไดอกจงตองมการใหความอบอนกบผวหนงและกาซทใชหายใจ

2-9 ความดนในการดานา (PRESSURE IN DIVING)

ความดน คอ แรงทกระทาตอพนทเฉพาะของสสาร โดยปกตแลวในระบบองกฤษจะวดเปน ปอนดตอตารางนว(psi) สวนในระบบเอสไอ จะวดเปน นวตนตอตารางเซนตเมตร (N/cm2) ความดนใตนามผลมาจากปจจยสองประการ ประการแรก คอ นาหนกของนาทอยแวดลอมและอยเหนอนกดานา ประการทสอง คอ นาหนกของบรรยากาศเหนอนา ในเรองของแรงทจะมผลตอนกดานานนมขอควรระลกถง และตองจดจาไวตลอดเวลาวานกดานาคนใดไมวาจะอยทระดบความลกเทาไรกตาม จะตองอยในสภาพทมความดนภายในรางกายสมดลกบ


ความดนทระดบความลกนนๆ เนองจากรางกายของมนษยจะสามารถปฏบตงานไดเปนปกตเมอความแตกตางระหวางความดนภายในรางกายกบแรงทมากระทาภายนอกมคานอยมาก ขอพจารณาใดๆ กตามในเรองความดนไมวาจะเปนความดนบรรยากาศ ความดนจากนาทะเลหรอจากกาซทใชในการหายใจนนจะตองคานงถงสงสองประการ คอ ตองมความเขาใจเรองการปรบความดนเปนอยางดและสามารถรกษาสมดลของความดนได

2-9.1 ความดนบรรยากาศ (Atmospheric Pressure) ความดน 1 บรรยากาศ มคาเทากบนาทะเลทระดบความลก 33 ฟต หรอ 14.7 psi และ 14.7 psi หารดวย 33 ฟต เทากบ 0.445 psi ดงนนทกระดบความลกทเพมขน 1 ฟต ความดนจะเพมขน 0.445 psi ในการคานวณหาคาความดนบรรยากาศนน จะตองคดจากระดบนาทะเลเสมอโดยอาจมความคลาดเคลอนบางจากสภาพลมฟาอากาศซงตามปกตแลวจะไมนามาคด ความดนนจะกระทาตอทกสงทกอยางบนพนผวโลกในทกทศทาง ดงนนทกสงทกอยางบนพนผวโลกจงอยในสภาพทความดนสมดลกน เชน ความดนภายในรางกายมนษยนนกมคาเทากบความดนภายนอกดวย เนองจากความดนบรรยากาศนนจะกระทาตอทกสงทกอยางบนพนผวโลกโดยไมจาเพาะเจาะจง ซงรวมทงบนเครองวดความดนของขวดอากาศดวย

เครองวดความดนจะแสดงคาความแตกตางระหวางความดนอากาศภายในขวดกบความดนบรรยากาศภายนอก ความดนบรรยากาศไมไดแสดงในความดนเกจของขวดอากาศอด อากาศตงตนภายในขวด และเกจตางอยภายใตความดน 1 บรรยากาศ นอยแลวดวย (14.7 psi หรอ 1 นวตนตอตารางเซนตเมตร) คาทอานไดนเราเรยกวา “ความดนเกจ” (gauge pressure) ซงในการใชงานสวนมากจะมความเพยงพอตอความตองการ

อยางไรกตามในบางกรณ โดยเฉพาะอยางยงในการดานาจะตองบวกกบความดน 1 บรรยากาศ นดวยในการคานวณเราเรยกความดนรวมนวา “ความดนสมบรณ” (absolute pressure) มหนวยเปนบรรยากาศ การระบชนดของความดนเปนเรองสาคญและตองสามารถตรวจสอบไดวาเปนความดนเกจ (psig) หรอความดนสมบรณ (psia) โดยในกรณทเหนหนวยความดนเปน psi นน จะหมายถงความดนเกจ การแปลงหนวยวดความดนตามระบบการวดตางๆ ดไดตาราง 2-10

2-9.2 คานยามทใชในการอธบายความดนกาซ (Terms Used to Describe Gas Pressure) การอธบายความดนกาซม 4 คานยามทใช:

ความดนบรรยากาศ (Atmospheric) บรรยากาศมาตรฐานโดยทวไปแสดงเปน 10 N/cm2,14.7 psi, หรอ 1 บรรยากาศสมบรณ (atmospheric absolute)(1 ata)

ความดนบาโรมเตอร (Barometric) โดยพนฐานจะมคาเทากบความดนบรรยากาศ แตอาจเปลยนแปลงไดตามสภาพลมฟาอากาศ และแสดงคาเปนระดบความสงของปรอท คาความดนมาตรฐานเทากบ 29.92 นวปรอท หรอ 760 มลลเมตรปรอท หรอ 1013 มลลบาร

ความดนเกจ (Gauge) ความดนทแสดงความแตกตางระหวางความฝนของสงทกาลงทาการวดกบความดนบรรยากาศปกต

ความดนสมบรณ (Absolute) ความดนสมบรณ คอ ผลรวมของความดนทงหมด คดรวมจากความดนเกจบวกกบความดนบรรยากาศ


2-9.3 ความดนของนา (Hydrostatic Pressure) ความดนของนาจากคณสมบตเฉพาะทางฟสกสของนาทาใหตองมการศกษากนเปนพเศษเกยวกบความดนของนาวามผลอยางไรตอนกดานา ในกรณของกาซนนความดนจะถกทาใหเพมขน โดยการอดโมเลกลของอากาศจานวนมากเขาไปในภาชนะปดลดปรมาตรของภาชนะปดหรอใหความรอนกบกาซในภาชนะปดนน ในกรณของนาความดนทเกดขนนนเปนผลโดยตรงจากนาหนกของนา และจะเพมขนตามความลกจากระดบผวนาจนถงพนทองทะเลทมความลกสงสดประมาณ 36,000 ฟต ณ จดนนความดนจงมคามากกวา 8 ตนตอตารางนว(1,100 ata) ซงแรงน คอ นาหนกของนาในแนวตงหรอความดนของนา

ความดนของนาทะเลทระดบความลก 33 ฟต นนมคาเทากบ 1 บรรยากาศ ความดนสมบรณจะมคาเทากบผลรวมของความดนบรรยากาศกบความดนของนาซงในทนมคาเทากบ 2 บรรยากาศ และในทกๆ ความลก 33 ฟต ทเพมขน ควานดนกจะเพมขนอก 1 บรรยากาศ (14.7 psi) ดวย ดงนนทระดบความลก 99 ฟต จงมความดนสมบรณเทากบ 4 บรรยากาศ ตาราง 2-1 และภาพ 2-7 แสดงใหเหนการเพมขนของความดนตามระดบความลก

การเปลยนแปลงของความดนตามระดบความลกนน เราสามารถกลาวไดวา ทระดบเทาของนกดานาทมความสง 6 ฟต นนเมอยนอยใตนาจะไดรบความกดมากกวาทระดบศรษะประมาณ 3 ปอนดตอตารางนว

ตาราง 2-1 ตารางแสดงการเพมความดน

ความลกของความดนเกจ ความดนบรรยากาศ ความดนสมบรณ

0 หนงบรรยากาศ 1 ata (14.7 psia)

33 fsw + หนงบรรยากาศ 2 ata (29.4 psia)



2-9.4 กาลงลอย (Buoyancy) กาลงลอย คอ แรงททาใหวตถตางๆ ไมวาจะเปนชนสวนของไมกอก หรอเรอเหลกกตามทลอยตวได กาลงลอยนนได มการกาหนดคาจากดความเปนคร งแรกโดยArchimedes นกคณตศาสตรชาวกรกไดกลาวไววา “วตถใดๆ กตามเมอจมลงในของเหลวไมวาจะเปนบางสวนหรอทงหมด วตถนนจะไดรบแรงททาใหลอยโดยมคาเทากบนาหนกของของเหลวทถกแทนทดวยวตถนน” ซงตอมา เรยกวา กฎของอารคมดส สามารถใชไดกบวตถและของเหลวทกชนดดวยเชนกน

2-9.4.1 หลกของอารคมดส (Archimedes’ Principle) ในการใชกฎของอารคมดสมาคานวณหากาลงลอยของรางกาย ทาไดโดยการหกลบนาหนกของรางกายออกจากนาหนกของของเหลวทถกแทนท ถานาหนกของของเหลวทถกแทนทมคามากกวานาหนกของวตถทไปแทนทแลว วตถนนจะมกาลงลอยเปนบวกและจะลอยหรอพยายามลอยขนถาอยใตนาถานาหนกของวตถเทากบนาหนกของของเหลวทถกแทนทแลววตถนนจะมกาลงลอยเปน


กลางและจะอยในสภาพสมดลในของเหลวนน ถานาหนกของวตถทไปแทนทมคามากกวานาหนกของของเหลวทถกแทนทแลว วตถนนจะมกาลงลอยเปนลบและจะจมลงในของเหลวนน

แรงจากของเหลวททาใหเกดการลอยตวของวตถใดๆ นนจะขนอยกบความหนาแนน หรอนาหนกของของเหลวตอหนวยปรมาตรของของเหลวชนดนน เชน นาจดมความหนาแนน62.4 ปอนด/ลกบาศกฟต สวนนาทะเลจะมความหนาแนนมากกวา คอ มความหนาแนน64 ปอนด/ลกบาศกฟต ดงนนรางกายเราจงลอยตวในนาทะเลไดดวยแรงพยงจากนาทะเลทมากกวาในนาจด ซงจะทาใหการลอยตวในทะเลเปนเรองงายกวาการลอยตวในทะเลสาบนาจด

2-9.4.2 การลอยตวของนกดา (Diver Buoyancy) ความจปอดสามารถสงผลตอกาลงลอยของนกดานาไดมาก ในขณะทหายใจเขาเตมปอดนกดานาไดทาการแทนทนาดวยอากาศปรมาตรมากกวาในขณะทหายใจออกจนสด ซงแตละคนกจะมคณสมบตแตกตางกนทงทางดานโครงสรางรางกาย นาหนกกระดกและความอวนผอม ทาใหมกาลงลอยตางกนจากความแตกตางนเองทาใหบางคนสามารถลอยตวไดงายและบางคนกยาก

นกดานาสามารถปรบกาลงลอยไดหลายวธดวยกน เชน ถวงนาหนกเขากบอปกรณของเขาเองเพอทาใหจม เมอนกดานาสวมใสชดชนดแหงทปรบเปลยนปรมาตรได (variablevolume dry suit) นกดานาจะสามารถปรบกาลงลอยไดโดยการเพม หรอลดปรมาตรอากาศในชดอปกรณนไดทงนเปนการปรบโดยใชหลกการของการแทนทนานนเอง นกดานาควรปรบกาลงลอยของตนเองใหเปนลบเลกนอย สาหรบนกดานาทแตงตวโดยใชเครองชวยหายใจใตนาทใชการจายอากาศจากภาคพนควรปรบกาลงลอยใหเปนลบ เพอใหสามารถเดนไปกบพนทองทะเลไดสะดวก สาหรบนกดานาทใชเครองชวยหายใจใตนาSCUBA นนการปรบกาลงลอยใหเปนลบเลกนอยจะชวยใหดานาไดงาย เปลยนและรกษาระดบความลกไดดขน

2-10 กาซทใชในการดานา (GASES IN DIVING)

นกดานาจะตองมความรเกยวกบคณสมบตและพฤตกรรมของกาซ โดยเฉพาะอยางยงกาซทใชในการหายใจใตนา

2-10.1 อากาศในบรรยากาศ (Atmospheric Air) ตามปกตแลวกาซทใชในการดา คอ อากาศในสภาพบรรยากาศนนเอง โดยมสวนประกอบตามตารางท 2-2 ถาพบวาสวนประกอบใดๆ กตาม ของกาซมความแตกตางไปจากตารางท 2-2 หรอไมมในตารางกอาจถอไดวากาซนนเปนกาซเสย ทงนขนอยกบสภาพลมฟาอากาศและตาบลทนนดวย ซงเราอาจพบวามมลพษทางอตสาหกรรมอยในอากาศ ณ ทนน โดยเฉพาะอยางยงคารบอนมอนอกไซดมกมอยทวไปรอบๆ บรเวณทมการปลอยไอเสยของเครองอดอากาศ ดงนนการอดอากาศจงตองกระทาดวยความระมดระวงไมใหมลพษปนเขาไปในอากาศอดและควรเปลยนไสกรองตามระยะเวลา ควรมอากาศถายเทสะดวกและซอมบารงเครองอดอากาศตามระยะเวลา ไอนาปรมาณตางๆ ในอากาศอดเมอรวมตวกนมากขนกอาจสงผลเสยไดตามปรมาณนนดวย


โดยสวนมากและการคานวณในการดานาจะประมาณการณวาอากาศทใชดานาม ไนโตรเจน 79%ออกซเจน 21% นอกจากอากาศแลวยงมการใชกาซผสมออกซเจน–ไนโตรเจน และออกซเจน-ฮเลยมในการดานาอกดวย ขณะทเราพดกนถงกาซแตละชนดอยนน กาซตางๆ จะถกใชงานในรปของกาซผสม เชน อากาศเกดจากการผสมกนตามธรรมชาตของกาซเหลานน การใชกาซในการดานาบางลกษณะ อาจใชกาซผสมทผสมขนเปนการเฉพาะดวยกาซตงแต 1 ชนดขนไปกบออกซเจนกได

ตาราง 2-2 สวนประกอบของอากาศในสภาพบรรยากาศแหง

กาซความเขมขน

เปอรเซนตโดยปรมาตร สวนในลานสวน (ppm)

ไนโตรเจน (Nitrogen) 78.084

ออกซเจน (Oxygen) 20.9476

คารบอน ไดออกไซด(Carbon Dioxide) 0.038 380

อารกอน (Argon) 0.0934

นออน (Neon) 18.18

ฮเลยม (Helium) 5.24

ครพตน (Krypton) 1.14

ซนอน (Xenon) 0.08

ไฮโดรเจน (Hydrogen) 0.5

มเธน (Methane) 2.0

ไนตรส ออกไซด(Nitrous Oxide) 0.5

2-10.2 ออกซเจน (Oxygen) ออกซเจน (O2) ออกซเจนเปนกาซทมความสาคญทสดในบรรดากาซทงหมดและเปนธาตทมอยมากมายในโลก ไฟไมสามารถลกไหมไดถาปราศจากออกซเจนและมนษยกไมสามารถดารงชพอย ไดถาปราศจากออกซเจน อากาศในสภาพบรรยากาศมออกซเจนเปนสวนประกอบโดยประมาณอย 21% โดยอยอยางอสระเปนอะตอมคใน 1 โมเลกล ไมมส ไมมกลน ไมมรส และพรอมทจะรวมตวกบธาตอนๆ นามสวนประกอบของออกซเจนอย 89% โดยนาหนกในอากาศทหายใจเขาไปนนรางกายจะนาออกซเจนเทานนไปใชงาน สวนอนๆ อก 79% ในอากาศจะชวยเปนพาหะใหออกซเจน ออกซเจนบรสทธ 100% มกจะใชในการหายใจในดานการแพทย ใน


อากาศยานและใชเมอรกษาพยาบาลผปวยโดยใชหองปรบบรรยากาศ ออกซเจนบรสทธ 100% ใชในการดานาทระดบความลกไมมากได นอกจากนยงใชผสมในกาซผสมเพอใชในการดานาได ทงนเพราะการหายใจดวยออกซเจนบรสทธ 100% ภายใตความกดดนนน นกดานาอาจไดรบอนตรายจากปญหาเรองออกซเจนเปนพษได

2-10.3 ไนโตรเจน (Nitrogen) ไนโตรเจนมสงทเหมอนกนกบออกซเจน คอ เปนอะตอมค ไมมส ไมมกลนไมมรส และเปนสวนประกอบในรางกายสงมชวตทกชนด สงทแตกตางจากออกซเจนกคอ ไมไดชวยในการดารงชพหรอชวยการเผาไหม และรวมตวกบธาตอนๆ ไดยาก ไนโตรเจนในอากาศตามปกตจะมความเฉอยและเปนตวสาคญในการนาพาออกซเจน ซงจะใชสาหรบการดานาได และไนโตรเจนมใชเปนเพยงกาซชนดเดยวทสามารถใชเปนตวนาพาออกซเจนได ในบางสถานการณไนโตรเจนอาจมขอดอยกวา ในเรองความปลอดภยเมอเปรยบเทยบกบกาซชนดอนๆ นนคอนกดานาอาจจะมอาการเมาไนโตรเจน (Nitrogen Narcosis) ซงเปนผลมาจากการหายใจดวยไนโตรเจนภายใตความกดดนนกดานาจะสญเสยความทรงจาและการตดสนใจ ดวยเหตผลดงกลาวขางตนเราจงไมใชอากาศอดทมไนโตรเจนในปรมาณสงมากในการดานาทระดบความลกเกนขดจากดการดานนดวยอากาศ

2-10.4 ฮเลยม (Helium) ฮเลยม (He) กเปนกาซทไมมส ไมมกลน และไมมรส เชนเดยวกบออกซเจนตามปกตจะอยเปนอะตอมเดยว ฮเลยมเปนกาซเฉอยและเปนธาตทหาไดยาก โดยจะพบในอากาศไดเพยง 5 สวนในลานสวน (5 ppm) พบครงแรกในป ค.ศ.1868 จากการวเคราะหคลนแสงอาทตยพบในโลกครงแรกเมอป ค.ศ.1895 ฮเลยมเบากวาอากาศ 7 เทา จงใชในการบรรจบอลลนและเรอเหาะ ฮเลยมมอยในกาซธรรมชาตพบทเหมองประเทศสหรฐฯ แคนาดา และรสเซย เหมองเหลานใหคณประโยชนอยางมากตอชาวโลก การใชกาซผสมทมฮเลยมเปนตวผสมกบออกซเจนสาหรบการดานานน จะไมมปญหาดานการเมาไนโตรเจน แตมขอดอยตรงททาใหคาพดของผทใชฮเลยมผสมหายใจ มเสยงเพยนคลายเสยงเปด (“Donald Duck” effect) จากคณสมบตดานเสยงของฮเลยมซงเปนผลเสยในดานการสอสารเมอดานาลก และคณสมบตทเปนขอดอยอกอยางหนง คอ เปนตวนาความรอนทด ซงจะทาใหรางกายของนกดานาและระบบหายใจเสยความรอนไดอยางรวดเรว

2-10.5 ไฮโดรเจน (Hydrogen) ไฮโดรเจน (H2) อยเปนอะตอมค ไมมส ไมมกลน และไมมรส มความพรอมทจะรวมกบธาตอนไดงาย จงทาใหในเวลาปกตจะพบไฮโดรเจนไดยาก อยางไรกตามไฮโดรเจนยงหาไดไมยากนกและมอยมากมายในจกรวาล ดวงอาทตยและดาวตางๆ ลวนมไฮโดรเจนประกอบอย ไฮโดรเจนบรสทธเมอผสมกบอากาศทมออกซเจนมากกวา 5.3% จะทาใหเกดการระเบดอยางรนแรง กองทพเรอสหรฐฯ เคยใชไฮโดรเจนแทนไนโตรเจนเชนเดยวกบฮเลยมมาแลว แตจากอนตรายดงกลาวนนเองทเปนตวจากดความกาวหนาในการทดลองตอไป และประเทศสหรฐฯ เองกมฮเลยมพรอมใชอยแลวจงไมหนมาใชไฮโดรเจนเพอการดานาอกตอไป

2-10.6 นออน (Neon) นออน (Ne) เปนกาซเฉอยอะตอมเดยว ไมมส ไมมกลน ไมมรส และพบไดไมมากนกในสภาพบรรยากาศ นออนเปนกาซทมนาหนกมากและเมอใชนออนเปนตวกลางในการหายใจจะไมมปญหาในเรองการเมาไนโตรเจน และไมทาใหเกดปญหาเสยงเพยนเหมอนกบการใชฮเลยม และกนความรอนไดด นออนอยในระหวางการวจยและทดลองเพอใชสาหรบการดานา

2-10.7 คารบอนไดออกไซด (Carbon Dioxide) คารบอนไดออกไซด (CO2) คารบอนไดออกไซดเปนกาซทไมมส ไมมกลน และไมมรส มอยในอากาศในเปอรเซนตไมสงนก เมอรวมตวกนมากๆ จะมกลน


และมรสเปรยว คารบอนไดออกไซดเปนผลผลตตามธรรมชาตทเกดจากการหายใจออกของสตวและมนษย และเกดจากการเผาผลาญคารบอนในอาหารโดยใชออกซเจนเพอใหเกดพลงงาน สาหรบนกดานาแลวมสงทเกยวของกบคารบอนไดออกไซด 2 ประการ คอ การควบคมปรมาณการหายใจและการหายใจนาเอาอากาศเสยออกมาหลงจากนน ในขณะทคารบอนไดออกไซดจานวนหนงมความจาเปนในการหายใจรบเอาคารบอนไดออกไซดทมความดนยอยสงมากขนเขาไปอาจจะทาใหหมดสตได ถารางกายรบคารบอนไดออกไซดเขาไปมากๆ กาซนจะเปนพษและอาจจะทาใหถงตายได ดงนนในการด าน า โดยใช เคร องช วยหายใจใตน าวงจรปดและวงจรผสม จ งต อง มการกาจดคารบอนไดออกไซดสวนเกนทเกดจากการหายใจออกไปใหหมด ทงนเพอความปลอดภยของผใช

2-10.8 คารบอนมอนอกไซด (Carbon Monoxide) คารบอนมอนอกไซด (CO) นนจะไมมอยในอากาศตามธรรมชาต มกเกดขนจากการเผาไหมทไมสมบรณของนามนเชอเพลง และมกพบไดจากไอเสยของเครองยนต คารบอนมอนอกไซดเปนกาซพษทไมมส ไมมกลน ไมมรส และยากในการตรวจสอบมคณสมบตทางเคมสงและจะทาใหขดความสามารถในการลาเลยงออกซเจนในเลอดลดลง คารบอนมอนนอกไซดมความสามารถในการจบกบฮโมโกลบนประมาณ 210 เทาของออกซเจน และปลอยออกจากฮโมโกลบนชากวาอตราของออกซเจนมาก ในการอดอากาศเขาขวดอากาศพงกระทาดวยความระมดระวงเพราะคารบอนมอนอกไซดจากไอเสยของเครองอดอากาศอาจปนเขามาได ซงอาจจะเกดจากการนาทออากาศเขาไวในตาแหนงทอยใกลกบทอไอเสยมากเกนไปทาใหกาซเสยถกดดเขาไปดวยและเมอนกดานานาไปใชหายใจกจะเกดผลรายตามมา

2-10.9 ทฤษฎพลงงานจลนของกาซ (Kinetic Theory of Gases) ท พนผวโลกนนจะมความดนบรรยากาศคงทโดยไมนาปจจยประกอบอนๆ มาเกยวของ อยางไรกตามการทนกดานาตองเผชญกบภาวะภายใตความกดดนทสงกวาปกตนน กาซตางๆ ทอยรอบตวนกดานาลวนมความสาคญทงสนดงนนจงตองมการศกษาในเรองทฤษฎพลงงานจลนของกาซ ซงจะกลาวถงพฤตกรรมของกาซภายใตภาวะการเปลยนแปลงตางๆ ของอณหภมเเละความดน

ทฤษฎพลงงานจลนของกาซกลาววา “พลงงานจลนของกาซใดกตามทอณหภมหนงจะมคาเทากบพลงงานจลนของกาซชนดอนใดกตามทอณหภมเดยวกนนน” ดงนนความดนทวดคาไดในกาซทกชนดซงเปนผลมาจากกจกรรมการเคลอนทนนจงเปลยนแปลงไปตามปจจยทมากระทาปจจยเดยวกน

ภาพท 2-6 พลงงานจลนของโมเลกลในภาชนะทบรรจ (a) นนจะมความดนตอผวภายในคงท เมอลดปรมาตรภาชนะลง (b) ความหนาแนนของจานวนโมเลกลตอหนวยปรมาตรจะเพมขนและความ


ดนกเพมขนตามดวย เมอระดบพลงงานของโมเลกลสงขนโดยการใหความรอนกบภาชนะความดนกจะเพมขนตามดวย (c)พลงงานจลนของกาซนนขนอยกบความเรวในการเคลอนทของโมเลกลและนาหนกของกาซ โดยความเรวนนจะขนอยกบอณหภมสวนนาหนกจะขนอยกบชนดของกาซนนๆ ทอณหภมใดอณหภมหนงโมเลกลของกาซทหนกกวาจะเคลอนทดวยความเรวตากวาโมเลกลของกาซทเบากวา แตผลจากนาหนกและความเรวนนจะทาใหพลงงานจลนและแรงทมากระทามคาเทากน การวดแรงทมากระทาหรอความดนนนจะเปนตวบอกถงพลงงานจลนของกาซ สงนไดอธบายไวใน ภาพ 2-6

2-11 กฎของกาซ (GAS LAWS)

กาซตางๆ นน มปจจยทสมพนธระหวางกนอยางใกลชด 3 ประการ คอ อณหภม ความดน และปรมาตร ตามทฤษฏพลงงานจลนของกาซ การเปลยนแปลงปจจยตวใดตวหนงจะทาใหปจจยตวอนๆ มการเปลยนแปลงไปดวย นอกจากนตามทฤษฎยงหมายถง พฤตกรรมการเคลอนทของกาซจะเปนเหมอนกนหมดสาหรบกาซและกาซผสมทกชนด ดงนน จากกฎพนฐานนเราจงสามารถทานายผลการเปลยนแปลงทเกดขนจากการเปลยนแปลง อณหภม ความดน หรอปรมาตร ตามเงอนไขของภาวะแวดลอมทเปลยนแปลงได นกดานาตองทราบวาความดนอากาศทอยในชดดานา และในปอดของนกดานาขณะดาขนและดาลงนน มการเปลยนแปลงดวยสาเหตจากอะไร และตองสามารถคดคานวณขดความสามารถของเครองอดอากาศวาจะสามารถจายอากาศใหนกดานาไดตามระดบความลกในการดานาหรอไม ตลอดจนมความเขาใจในการอานเครองวดความดนอากาศในขวดของตนเองเมออณหภมและความดนเปลยนแปลงไป คาตอบตางๆ เหลาน อาจคานวณไดโดยใชกฎตางๆ ของกาซ ในสวนทเกยวของกบนกดานามดงน

2-11.1 กฎของบอยล (Boyle’s Law) กฎของบอยล กลาววา “กาซใดกตามทอณหภมคงทปรมาตรของกาซนนจะแปรผกผนกบความดน” เมอความดนเพมขนปรมาตรกาซจะลดลง และเมอความดนลดลงปรมาตรกาซจะเพมขน กฎของบอยลมความสาคญตอนกดานา เพราะเปนตวแสดงใหเหนถงความสมพนธระหวางการเปลยนแปลงปรมาตรอนเนองจากการเปลยนแปลงความดน เชนเดยวกบการเปลยนแปลงปรมาตรตามระดบความลกและอธบายถงความสมพนธระหวางความดนและปรมาตรของกาซทใชในการหายใจ

สตรสาหรบกฎของบอยล ไดแก: C = P x Vโดยท

C = คาคงทP = ความดนสมบรณV = ปรมาตร

กฎของบอยลยงสามารถแสดงเปน : P1V1 = P2V2โดยท

P1 = ความดนตงตนV1 = ปรมาตรตงตนP2 = ความดนสดทายV2 = ปรมาตรสดทาย


เมอใชงานกฎของบอยล ความดนทใชอาจวดเปนบรรยากาศสมบรณ (atmosphere absolute) ในการคานวณความดนโดยใชหนวยบรรยากาศสมบรณ ใหทาดงน:

Pata = ความลกเปน fsw + 33 fsw หรอ Pata = psig + 14.7 psi33 fsw 14.7 psi

ตวอยางปญหา 1 เครองชวยหายใจใตนาแบบระฆงชนดเปดมปรมาตร 24 ลกบาศกฟต เมอหยอนลงจากเรอโดยไมมอากาศระบายออกมาและไมไดจายอากาศเขาภายในเครอง จงคานวณหาปรมาตรอากาศภายในเครองชวยหายใจใตนาเมอหยอนลงทระดบความลก 99 ฟต

1. จดเรยงสตรของบอยลใหม เพอหาคาปรมาตรสดทาย (V2)

V2 = P1 V1P2

2. คานวณคาความดนสดทาย (P2) ท 99 fsw:

P2 = 99 fsw + 33 fsw33 fsw

= 4 ata

3. แทนคาททราบเพอใหได คาปรมาตรสดทาย:

V2 = 1 ata x 24 ลบ.ฟต.4 ata

= 6 ลบ.ฟตปรมาตรของอากาศภายในระฆงเปดไดถกบบอดเปน 6 ลบ.ฟต ท 99 fsw

2-11.2 กฎของชารล/เกย-ลสแซก (Charles’/Gay-Lussac’s Law) เมอใชงานกฎของบอยล อณหภมของกาซเปนคาคงท อยางไรกตามอณหภมสงผลกระทบอยางมนยสาคญตอความดน และปรมาตรของกาซ กฎของชารล/เกย-ลสแซก อธบายถงความสมพนธทางกายภาพของอณหภมตอปรมาตรและความดน กฎของชารล/เกย-ลสแซก กลาววา “กาซใดกตามทมความดนคงท ปรมาตรของกาซนนจะแปรผนตรงตามอณหภมสมบรณ และหากกาซใดกตามทมปรมาตรคงท ความดนสมบรณนนจะแปรผนตรงกบอณหภมสมบรณ” หากความดนคงทและอณหภมสมบรณเพมเปนสองเทาปรมาตรจะเพมเปนสองเทาตาม หากอณหภมลดลงปรมาตรจะลดลง หากปรมาตรคงท (ตวอยาง เชน ใหความรอนกบภาชนะทไมยดหยน) ความดนสมบรณจะแปรผนกบอณหภมสมบรณ

สตรในการแสดงกฎของชารล/เกย-ลสแซก มดงน

สาหรบความสมพนธระหวาง ปรมาตร และอณหภม:

V1 = V2T1 T2

โดยท ความดน = คาคงท


T1 = คาอณหภมสมบรณตงตนT2 = คาอณหภมสมบรณสดทายV1 = คาปรมาตรตงตนV2 = คาปรมาตรสดทาย

และสาหรบความสมพนธระหวาง ความดน และอณหภม:

P1 = P2T1 T2

โดยท ปรมาตร = คาคงทP1 = คาความดนสมบรณตงตนP2 = คาความดนสมบรณสดทายT1 = คาอณหภมสมบรณตงตนT2 = คาอณหภมสมบรณสดทาย

ตวอยางปญหา 1 เครองชวยหายใจใตนาแบบระฆงชนดเปดมความจ 24 ลกบาศกฟต ถกหยอนลงไปใตนาทระดบความลก 99 ฟต ทระดบผวนามอณหภม 80 องศา F และทระดบความลกนนมอณหภม 45 องศาฟาเรนไฮต จงคานวณหาปรมาตรกาซทระดบความลก 99 ฟต ใหใชกฎของชารล/เกย-ลสแซก ใหการหาคาปรมาตรเมอไดรบผลกระทบจากอณหภม

1. แปลงคาอณหภมฟาเรนไฮตเปนอณหภมสมบรณ (แรงคน)องศาแรงคน = องศาฟาเรนไฮต+460T1 = 80°F + 460

= 540° RT2 = 45°F + 460

= 505° R

2. เปลยนตาแหนงในสตรสาหรบ กฎของชารล/เกย-ลสแซก ในการหาคาปรมาตรสดทาย (V2):

V2 = V1 T2T1

แทนคาททราบเพอหาปรมาตรสดทาย (V2):

V2 = 6 ลบ.ฟต x 505540

= 5.61 ลบ.ฟต

ปรมาตรของกาซท 99 fsw คอ 5.61 ลบ.ฟต

ตวอยางปญหา 2 ขวดอากาศปรมาตรกายใน 6 ลกบาศกฟต อดอากาศวดได 3,000 psig ทอณหภมหอง 72 องศา F ถาเกดเพลงไหมขนบรเวณขางเคยงทาใหอณหภมหองสงขนเปน 170องศา F ความดนในขวดอากาศจะเปนอยางไร


1. แปลงคาหนวยความดนเกจ ไปเปนหนวยความดนสมบรณ:

P1 = 3,000 psig + 14.7 psi= 3,014.7 psia

2. แปลงอณหภมฟาเรนไฮต ไปเปนอณหภมสมบรณ (แรงคน):

R = °F + 460T1 = 72 °F + 460 = 532 °RT2 = 170 °F + 460 = 630 °R

3. เปลยนตาแหนงในสตรสาหรบ กฎของชารล/เกย-ลสแซก ในการหาคาความดนสดทาย (P2):P2 = P1T2

T14. แทนคาททราบ และหาคาความดนสดทาย(P2):

P2 = 3,014.7 x 630532

= 1,899,261532

= 3570.03 psia - 14.7= 3555.33 psig

ความดนในขวดอากาศเพมจาก 3,000 psig ไปเปน 3,555.33 psig สงเกตวาความดนเพมขนแมวาปรมาตรของขวดอากาศ และปรมาตรของกาซยงคงเดม

2-11.3 กฎของกาซโดยทวไป (The General Gas Law) บอยล, ชาลสและเกย-ลสแซก ไดแสดงใหเหนเกยวกบกาซแลววาปจจยเกยวกบอณหภม ปรมาตร และความดนนน ตางกมความสมพนธซงกนและกน ถามการเปลยนแปลงของปจจยตวใดตวหนง ปจจยตวอนหรอทงสองตว กจะมการเปลยนแปลงตามดวยเพอปรบสภาพใหสมดล กฎของบอยลจะกลาวถงความสมพนธระหวางความดนและปรมาตร กฎของชาลสจะกลาวถงความสมพนธระหวางอณหภมและปรมาตร กฎของเกย-ลสแซกจะกลาวถงความสมพนธระหวางอณหภมและความดน สาหรบกฎของกาซโดยทวไปนนเปนการผสมผสานกนระหวางกฎทงสามเพอใชในการทานายพฤตกรรมของกาซจานวนหนงเมอปจจยตวใดตวหนงมการเปลยนแปลงไป เราอาจทานายการเปลยนแปลงของปจจยอนทเหลอได

สตรในการแสดงกฎของกาซโดยทวไปคอ: P1 V1 = P2 V2T1 T2

โดยทP1 = ความดนสมบรณเรมตนV1 = ปรมาตรเรมตนT1 = อณหภมสมบรณเรมตน


P2 = ความดนสมบรณสดทายV2 = ปรมาตรสดทายT2 = อณหภมสมบรณสดทาย

ในการใชสตรคานวณดงกลาวจะตองระลกเสมอวา จะตองมปจจยทไมทราบคาเพยงขอเดยว ถาทราบวามปจจยตวใดตวหนงทไมมการเปลยนแปลง เชน ปรมาตรอากาศภายในขวดหรอมการ

เปลยนแปลงนอยมาก กอาจจะไมตองนาคานนมาคานวณเพอความสะดวกและรวดเรวได

ตวอยางปญหา 1 เรอของทานมภารกจในการสารวจหาตาบลทและกเรอ LCM ซงเสยหาย และไดจมลงจากการฝกทผานมา โดยจมลงทระดบความลก 130 ฟต ทางเรอจงไดวางแผนการดานาสารวจเรอจมในเบองตน โดยจะใชเครองชวยหายใจใตนาดวยเวลาทาการใตนาไมนานนก ในขณะทขวดอากาศของเครองชวยหายใจใตนาไดรบการอดอากาศถงระดบความดน 2,250 psig อณหภมจะสงขนถง 140 องศา F จากประสบการณการดานาเราทราบวาทระดบความลกนนจะมอณหภมประมาณ 40 องศา F และทานตองการทราบวาเครองวดความดนจะอานคาไดเทาไรเมอดาลงถงพนทองทะเลในโอกาสแรก (สมมตวาไมมการสญเสยอากาศในการหายใจ)

1. ทาใหสตรงายขนโดยการกาจดคาทจะไมเปลยน ปรมาตรในขวดอากาศจะไมเปลยน ดงนน V1และ V2 สามารถตดออกจากสตรในปญหาน:

P1 = P2T1 T2

2. คานวณความดนตงตน โดยแปลงหนวยความดนเกจใหเปนหนวยความดนสมบรณ:

P1 = 2,250 psig + 14.7 (ความดนบรรยากาศ)= 2,264.7 psia

3. แปลงคาหนวยอณหภมฟาเรนไฮต เปนอณหภม (สมบรณ) แรงคน:

R = องศา F + 460T1 = 140 องศา F + 460

= 600 องศา KT2 = 40 องศา F + 460

= 500 องศา R

4. เรยงสตรใหม เพอหาคาความดนสดทาย (P2):

P2 = P1 T2

T1


5. แทนคาททราบ:

P2 = 2,264.7 psia x 500 องศา R600 องศา K

P2 = 1,887.25 psia

6. แปลงความดนสดทายเปนความดนเกจ:

P2 = 1,887.25 psia - 14.7= 1,872.55 psig

คาความดนเกจทอานเมอถงพนทองทะเลจะเปน 1,872.55 psig

ตวอยางปญหา 2 จากการดานาสารวจตวเรอ นกดานาพบวาความเสยหายทเกดขนกบเรอนนจะตองใชแผนปะโลหะสาเรจรป และในงานนผควบคมการดานาไดตดสนใจเลอกใชเครองชวยหายใจใตนาทใชการจายอากาศจากภาคพน MK 21 ผควบคมการดานาจงทาการคานวณเพอความมนใจวาเครองอดอากาศทใชนนสามารถจายอากาศไดเพยงพอทงนกดานา และนกดานาพรอมดาทระดบความลกและอณหภมในการปฏบตงานครงนน เครองอดอากาศสามารถดดอากาศเขาได 60ลกบาศกฟตตอนาท อณหภมทดาดฟาเรอเทากบ 80 องศา

ใชกฎของกาซโดยทวไป ในการหาวาเครองอดอากาศสามารถใหปรมาณอากาศเหมาะสมกบทงนกดาทปฏบตงาน และนกดาสารอง ทระดบความลกปฏบตการ และอณหภม:

1. คานวณหาคาความดนสมบรณทระดบความลก (P2):

P2 = 130 fsw + 33 fsw33 fsw

= 4.93 ata

2. แปลงอณหภมฟาเรนไฮตเปนอณหภม (สมบรณ) แรงคน

R = °F + 460T1 = 80 °F + 460

= 540 °RT2 = 40 °F + 460

= 500 °R

3. เรยงตาแหนงใหมในสตรกฎของกาซโดยทวไป เพอหาปรมาตรอากาศทระดบความลก (V2):

V2 = P1 V1 T2P2 T1


4. แทนคาททราบ และหาคา:

V2 = 1 ata x 60 ลบ.ฟตตอนาท x 500 องศา K4.93 ata x 540 องศา R

= 11.26 ลบ.ฟตจรง (acfm) ทสภาพใตทองนา

ตามปรมาตรจรงของความตองการการไหล (การแทนท) ท 1.4 acfm สาหรบนกประดานา-นาทะเลลก เครองอดอากาศสามารถจายอากาศไดเพยงพอสาหรบการปฏบตงานทงนกดานา และนกดานาพรอมดา ทระดบความลก 130 ฟต

ตวอยางปญหา 3 จงหาปรมาตรอากาศจรงเปน ลบ.ฟต ในอากาศทอยในขวดอากาศความจภายใน700 ลบ.นว โดยอดความดนไปท 3,000 psi

1. ทาใหสตรงายขนโดยการกาจดคาทไมเปลยน อณหภมของขวดจะไมเปลยน ดงนน T1 และ T2สามารถตดออกไปจากสตรในปญหาน:

P1V1 = P2V2

2. เรยงตาแหนงใหมในสตรกฎของกาซโดยทวไป เพอหาคาปรมาตรตงตน:

V1 = P2V2P1

โดยท:P1 = 14.7 psiP2 = 3,000 psi + 14.7 psiV2 = 700 ลบ.นว (in3)

3. แทนคาททราบ เพอหา V1:

V1 = 3,014.7 psia X 700 in3

14.7 psi= 143,557.14 ลบ.นว

4. แปลงคา V1 เปนลกบาศกฟต: (1 ลบ.ฟต =1728 ลบ.นว)

V1 = 143,557.14 in3

1728= 83.07 ลบ.ฟตมาตรฐาน (scf)

2-12 กาซผสม (GAS MIXTURES)

ถานกดานาใชเพยงกาซชนดเดยวในการดานาทกครงทกระดบความลกแลวกฎของกาซโดยทวไปจะมความจาเปนอยางมากในการคานวณ อยางไรกตามในการเลอกใชกาซเดยวนนเราจะตองเลอกใชออกซเจนเนองจากออกซเจนเปนกาซชนดเดยวทจาเปนตอการดารงชพ เพยงแตการใชออกซเจน 100 เปอรเซนตนน อาจเปน


อนตรายตอนกดานาได เมอความลกและเวลาทาการใหนาเพมมากขน โดยปกตนกดานาจะใชกาซผสมในการหายใจ เชน อากาศ (ออกซเจน 21% ไนโตรเจน 78% และกาซอนๆ อก 1%) หรอใชออกซเจนผสมกบกาซเฉอยชนดใดชนดหนงเพอเปนพาหะนาพาออกซเจน เนองจากรางกายมนษยนนจะมปฏกรยาตอบสนองทแตกตางกนไปตามความแตกตางของกาซภายใตภาวะความกดดนตางๆ ดวยเหตผลนกฎของกาซดานอนๆ จงมความจาเปนในการคานวณเปรยบเทยบความแตกตางระหวางการหายใจทระดบผวนา กบการหายใจภายใตความกดดน

2-12.1 กฎของดอลตน (Dalton’s Law) กฎของดอลตนกลาววา “ความดนรวมของกาซผสม มคาเทากบผลรวมของความดนของกาซแตละชนดทมาผสมกนนน โดยกาซแตละชนดจะแสดงพฤตกรรมเชนเดยวกบตวมนเองอยโดดๆ ในปรมาตรรวมนน”

ตาราง 2-3 ความดนยอยทระดบความดน 1 บรรยากาศกาซ สดสวนเปนเปอรเซนต ความดนยอย (บรรยากาศ)

ไนโตรเจน

ออกซเจน

คารบอนไดออกไซด

อนๆ

รวม

78.08

20.95

0.03

0.94

100.00

0.7808

0.2095

0.0003

0.0094

1.0000

ตาราง 2-4 ความดนยอยทระดบความดน 137 บรรยากาศกาซ สดสวนเปนเปอรเซนต ความดนยอย (บรรยากาศ)

ไนโตรเจน

ออกซเจน

คารบอนไดออกไซด

อน ๆ

รวม

78.08

20.95

0.03

0.94

100.00

106.97

28.70

0.04

1.29

137.00

สาหรบกาซผสมแลวสดสวนของความดนรวมทเกดจากกาซเดยวแตละชนดเราเรยกวา ความดนยอยของกาซแตละชนด (pp) ตวอยางทพอจะอธบายใหเขาใจไดงาย เชน มภาชนะชนหนงทระดบความดนบรรยากาศ (14.7 psi) ถาภาชนะนนมออกซเจนบรรจอยเพยงอยางเดยว ความดนยอยของออกซเจนจะเทากบ 1 บรรยากาศ ถาภาชนะเดยวกนนนทระดบความดนบรรยากาศ (14.7 psi)บรรจดวยอากาศแหงแลวความดนยอยของกาซทกชนดทเปนสวนประกอบนนสามารถแสดงใหเหนเปนผลรวมของความดนยอยไดตามทแสดงใน ตาราง 2-3


ถาภาชนะเดยวกนนบรรจดวยอากาศความดน 2,000 psi (137 ata) ความดนยอยของกาซแตละชนดทประกอบกนอยนจะเพมขนตามสดสวนเมอคดเปนเปอรเซนตดงแสดงตามทแสดงในตาราง 2-4

กฎของดอลตนสามารถเขยนเปนสตรไดดงน

PTotal = ppA + ppB + ppC + ...

โดยท A, B แล C เปนกาซแตละชนดและppA = PTotal x %ปรมาตรของ A

1.00

อกวธการหนงอาจใชสตรตว T การใชสตรนในการคานวณจาเปนจะตองทราบคา 2 คากอน แลวจงคานวณหาคาท 3 โดยการคณหรอหารเปนกรณไป การใชสตรตว T คานวณ ทาไดดงน

ความดนยอย (partial pressure)ata l %ปรมาตร (ในรปทศนยม)

ตวอยางปญหา 1 ใหใชสตรตว T คานวณหาความดนยอยของออกซเจน 16% ทความดน 10 ata

1. เตมคาททราบ:

pp10 l 0.16

2. คณคาความดนดวยปรมาตร เพอใหไดความดนยอยออกซเจน (pp)

1.6 ppO210 l 0.16

ความดนยอยออกซเจน เทากบ 1.6

ตวอยางปญหา 2 การหายใจดวยกาซผสมทระดบความลก 130 ฟต (5 ata) จะเปนอยางไรบาง?เครองอดอากาศบนเรอจะอดอากาศทระดบผวนาความดนปกต และอากาศมสวนผสมตามปกต แลวสงจายใหนกดานาดวยความดนทสมดลและเพยงพอตามระดบความลก ซงสวนผสมของอากาศยงคงจะคงทแตปรมาณทสงจายใหนกดานาจะเปน 5 เทาของอากาศทนกดานาใชในการหายใจทระดบผวนา ดวยจานวนโมเลกลทมากขนของออกซเจน ไนโตรเจน และคารบอนไดออกไซดทถกกดดนใหอยในปรมาตรเทาเดม แตมความดนสงขนซงเราจะใชกฎของดอลตนมาคานวณหาความดนยอยทระดบความลกนน

1. คานวณความดนยอยออกซเจนทความลกกาหนด

pp O2 = 0.21 (ทพนผว) x 4.93 ata= 1.03 ata

2. คานวณความดนยอยไนโตรเจนทความลกกาหนด


pp N2 = 0.79 (ทพนผว) x 4.93 ata= 3.89 ata

3. คานวณคาความดนยอยคารบอนไดออกไซดทความลกกาหนด

pp CO2 = 0.0003 (ทพนผว) x 4.93 ata= 0.0014 ata

2-12.1 การแสดงคาความดนในปรมาณนอย (Expressing Small Quantities of Pressure) การแสดงคาความดนยอยของกาซในปรมาณความดนมาก พบบอยทสดในหนวยบรรยากาศสมบรณ(atmospheres absolute (ata)) ความดนยอยทนอยกวา 0.1 บรรยากาศ (atmosphere)โดยทวไปแสดงคาเปนมลลเมตรปรอท (millimeters of mercury (mmHg)) สตรทใชในการคานวณความดนยอยคารบอนไดออกไซด (pp CO2) ท 130 fsw เปนมลลเมตรปรอท คอ:

ppCO2 = 0.03 × 4.93 ata × 760 mmHg100 1 ata

= 1.12 mmHg

2-12.2 การคานวณคาพนผวเทยบเทา (Calculating Surface Equivalent Value) จากการคานวณกอนหนานทาใหเราทราบแลววา นกดานาตองหายใจรบโมเลกลของออกซเจนทระดบความลก 130ฟต จานวนมากขนกวาทควรจะเปนเมอใชออกซเจน 100 เปอรเซนต (760 mmHg) ทระดบผวนานอกจากนนกดานายงไดรบโมเลกลของคารบอนไดออกไซดเขาไปมากกวาการหายใจตามปกตทระดบผวนาถง 5 เทา ถาอากาศทระดบผวนามคารบอนไดออกไซดปนอย 2 เปอรเซนต (0.02 ata)ซงเปนรดบทพอเหมาะตอคนปกตทความดน 1 ata แตความดนยอยทเพมขนตามความลกอาจเปนอนตรายไดมาก คอสงถง 0.0986 ata (0.02 x 4.93 ata) ความดนยอยนอาจเทยบเปนคาความดนทระดบผวนา หรอคาเทยบความดนพนผว (sev) ไดเทากบ 10% คารบอนไดออกไซด

sev = pp ตามระดบความลกเปน ata x 100 %1 ata

= 0.0986 ata x 100%1 ata

= 9.86% CO2

2-12.2 การแพรของกาซ (Gas Diffusion) ผลทางฟสกสดานอนๆ นอกจากความดนยอยและกจกรรมการเคลอนท คอ การแพรของกาซซงเปนกระบวนการในการผสมกนของโมเลกลของกาซ ถานากาซสองชนดมาบรรจรวมในภาชนะเดยวกน กาซทงสองชนดจะผสมกนโดยสมบรณในทสดแมจะมกาซตวใดตวหนงหนกกวากตาม การผสมกนนเกดขนไดจากผลการเคลอนทของโมเลกลอยางสมาเสมอ

ปรมาณของกาซแตละชนดทจะเคลอนทซมผานแผนกรอง (เปนแผนแขงทยอมใหโมเลกลเคลอนทผานได) จะขนอยกบความดนยอยของกาซทอยทงสองดานของแผนกรองนน ถาความดนยอยดานหนงสงกวาอกดานหนงแลว โมเลกลของกาซจะแพรผานแผนกรองจากดานทมความดนยอยสงไปสดานทมความดนยอยตากวา จนกระทงความดนยอยของทงสองดานจะเทากน โมเลกลเหลานจะ


เคลอนทผานแผนกรองไป-มาตลอดเวลาตามกจกรรมการเคลอนท แตโดยมากจะเคลอนทจากทางดานทมความดนยอยสงกวา เนอเยอตางๆ ในรางกายมนษยนน สวนมากจะเปนเชนเดยวกบแผนกรองทยอมใหโมเลกลผานได ดงนนอตราการแพรของกาซซงมความสมพนธกบความแตกตางของความดนยอย จะเปนปจจยสาคญทตองนามาพจารณาในการคานวณการขจดกาซตามตารางลดความกด

2-12.3 ความชน (Humidity) ไอนา (water vapor) มสถานะเปนกาซและมพฤตกรรมตามกดของกาซอยางไรกตามไอนากมสงทแตกตางจากกาซชนดอนๆ ทพบในการดานา คอ การกลนตวเปนหยดนาไดทอณหภมปกตของรางกายมนษย

ปรมาณไอนาในบรรยากาศในสถานะกาซ หรอเรยกวา ความชน ถามสดสวนทเหมาะสมแลวไอนาในอากาศทใชหายใจในการดานาจะชวยใหนกดานามความรสกสบาย เมอเนอเยอตางๆ ของรางกายมความชมชน อยางไรกตามไอนาอาจกลนตวเปนหยดนาซงอาจกลายเปนนาแขงแลวไปปดกนทางเดนอากาศในสายนากาซและชนสวนตางๆ ของอปกรณ จบตวเปนฝาในหนากากดานาและกดกรอนชนสวนตางๆ ของอปกรณดานา ดงนนความรในเรองพฤตกรรมของไอนาภายใตภาวการณเปลยนแปลงของความดน อณหภม และปรมาตรจงเปนเรองสาคญอกเรองหนง

ความชนจะขนอยกบความดนของไอนา ถาใสนาลงในเหยอกแลวปดฝาไวนาบางสวนจะระเหยสทวางเหนอนา โดยจะระเหยตอไปอยางตอเนองจนกระทงจานวนโมเลกลของไอนาทระเหยออกจากผวนาจะเทากบจานวนโมเลกลของไอนาทกลายเปนนา เมอถงภาวะสมดลนอาจกลาวไดวาอากาศเหนอผวนามความอมตวดวยไอนา

ความดนยอยของไอนาจะขนอยกบอณหภมของนาดวย ในขณะทนาและไอนามอณหภมสงขนโมเลกลของนาจะระเหยกลายเปนไอนาจานวนมากขน จนกวาจะถงภาวะสมดลใหมทมความดนยอยสงขน ถาทงนาและไอนาเยนตวลง ไอนาในสถานะกาซจะกลนตวจนกระทงถงภาวะสมดลทความดนยอยตากวา โดยไมคานงถงความดนรวมของกาซ อณหภมทกาซอมตวดวยไอนา เรยกวา จดอมตวไอนา (dew point)

ในความเขมขนทเหมาะสม ไอนาในกาซหายใจของนกดาสามารถใหประโยชนกบนกดา ไอนาใหความชมชนเนอเยอรางกายเออใหนกดาสขสบาย ขณะทนากลนตวไอนาสามารถแขงตวและอดกนทางเดนลมหายใจในทอยางและอปกรณ หมอกทกระจกหนานกดาและอปกรณผกรอน

2-12.4 การละลายของกาซในของเหลว (Gases in Liquids) เมอใดกตามทมกาซอยรวมกบของเหลวโมเลกลของกาซบางสวนจะละลายเขาในของเหลว คณสมบตในขอนมความสาคญอยางยงตอชวตของนกดานา เพราะกาซจะสามารถละลายเขาในเนอเยอตางๆ ของรางกายไดตามระดบความลกในการดานา

2-12.5 การละลาย (Solubility) กาซบางชนดมคณสมบตในการละลายดกวากาซชนดอนๆ นอกจากนของเหลวหรอสารบางชนดกจะเปนตวทาละลายไดดกวาสารชนดอนๆ เชน ไนโตรเจนสามารถละลายไดในไขมนดกวาละลายในนาถง ๕ เทา


นอกจากคณสมบตเฉพาะดงกลาวของกาซและของเหลวแตละชนดแลว ยงมเงอนไขทางฟสกส 2ประการ ทมผลตอปรมาณของกาซทถกดดซมได นนคอ อณหภมและความดน เนองจากนกดานามกตองปฏบตงานภายใตความกดดนสง ดงนนความรความเขาใจในปจจยขอนจงเปนเรองสาคญอกเรองหนง

2-12.6 กฎของเฮนร (Henry’s Law) กฎของเฮนรกลาววา “กาซใดกตามจะสามารถละลายเขาในของเหลวไดจานวนหนง ตามความดนยอยของกาซทสมผสกบของเหลว และอตราการละลายของกาซในของเหลวชนดนน” ดวยเหตจากรางกายมนษยเราประกอบดวยนาเปนสวนมาก ดงนนตามกฎขางตนจงกลาวไดวาในการดานายงลกลงมากขนเทาไร กาซกจะสามารถละลายเขาในเนอเยอตางๆของรางกายไดมากขนเทานน และเมอดาขนสผวนากาซทละลายอยตามรางกายเหลานจะตองไดรบการขจดออกไป

2-12.6.1 ภาวะเครยดของกาซ (Gas Tension) ในโอกาสแรกทของเหลวยงไมมกาซละลายเขาไป จะมโมเลกลของกาซจานวนหนงละลายเขาไปในของเหลวนนอยางรวดเรวดวยแรงกดดนจากความดนยอยของกาซนน ในขณะทโมเลกลของกาซละลายเขาไปในของเหลว โมเลกลเหลานนจะเขาไปสะสมกนจนถงภาวะเครยดของกาซ ทาใหเราทราบถงคาความดนยอยของกาซในของเหลวนน

ความแตกตางระหวางความดนยอยของกาซภายนอกของเหลว กบความอมตวของกาซในของเหลวนนเราเรยกวา ระดบความดนตาง (Pressure Gradient) ซงจะแสดงใหทราบถงอตราการละลายเขาหรอการแทรกซมออกของกาซกบของเหลว

2-12.6.2 การดดซบกาซ (Gas Absorption) ทระดบนาทะเล เนอเยอตางๆ ของรางกายจะอยในสภาพสมดลกบปรมาณไนโตรเจนทละลายอยท 2 ระดบ ความดนยอยเทากบความดนยอยของไนโตรเจนในปอด เมอระดบความดนเปลยนแปลงตามระดบความสง หรอความลกในการดาซาแลวความดนยอยของไนโตรเจนในปอดกจะเปลยนแปลงไป และเนอเยอตางๆ จะสญเสยหรอไดรบไนโตรเจนเพมมากขน เพอใหอยในสภาพสมดลกบความดนของไนโตรเจนในปอด การทไนโตรเจนละลายเขาในเนอเยอเราอาจเรยกวาการดดซมหรอการรบเขา (absorption or uptake) สวนการหยดยงไมใหไนโตรเจนละลายเขาในเนอเยอเราเรยกวา การขจดไนโตรเจน (elimination or offgassin)สาหรบการดานาดวยอากาศนนการดดซมไนโตรเจนจะเกดขนเมอนกดานาตองเผชญกบภาวะของความดนยอยทเพมขนของไนโตรเจน สวนการขจดไนโตรเจนนนจะเกดขนเมอความดนลดลง ซงเปนขอเทจจรงสาหรบการหายใจดวยกาซเฉอยใดๆ กตาม

การดดซมประกอบดวยขนตอนตางๆ หลายขนตอน รวมทงการลาเลยงกาซเฉอยจากปอดไปสเลอดและจากเลอดไปยงเนอเยอตางๆ ทเลอดไหลเวยนไป ระดบความดนของกาซทลาเลยงไปนจะเปนไปตามความดนยอยของกาซระหวางปอดกบเลอด และระหวางเลอดกบเนอเยอตางๆ

ปรมาตรเลอดทไหลเวยนผานเนอเยอมกมคานอยเมอเทยบกบนาหนกของเนอเยอ แตตลอดเวลาทกาซถกสงไปยงเนอเยอ จะทาใหกาซทละลายอยตามเนอเยอมการปรบ


ภาวะใหสมดลกบกาซทละลายอยในกระแสเลอด เมอโมเลกลของกาซในกระแสเลอดเพมขนความเครยดของกาซกจะเพมขนจนมคาเทากบความดนยอย ทจดนนเลอดจะอมตวไปดวยกาซและระดบความดนตางมคาเปนศนย ถาอณหภมหรอความดนไมเปลยนแปลงแลวโมเลกลของกาซจะละลายเขา หรอออกจากเลอดไดโดยอาจจะเปนแบบสมหรอเปลยนทเคยไมเสยสมดลเทานน

อตราการปรบสมดลของกาซในเลอดนนขนอยกบปรมาตรของกระแสเลอดทไหลเวยนและความสามารถเฉพาะของเลอด และเนอเยอตางๆ ในการดดซมกาซทละลายอยนนเชน เนอเยอทเปนไขมนจะสามารถเกบกกกาซไวไดมากกวาเนอเยอทเปนนา ดงนน จงตองใชเวลาในการดดซม หรอขจดกาซเฉอยสวนเกนมากกวา

2-12.6.3 การละลายของกาซในของเหลว (Gas Solubility) การละลายของกาซในของเหลวจะเปลยนแปลงตามอณหภม อณหภมยงตาลงกาซจะยงละลายไดมากขน ถาอณหภมเพมสง ขนกจะมกาซจานวนหนง ทละลายอย ในของเหลวนนหลดลอยออกไปเชนเดยวกบฟองกาซทหลดลอยขนกอนทนาจะเดอด และนนคอฟองกาซทละลายอยแลวในนานนเอง

กาซตางๆ ทผสมอยในกาซทนกดานาใชในการหายใจ จะละลายเขาในรางกายของนกดานาตามสดสวนของความดนยอยของกาซแตละชนดทผสมอยนน เนองจากกาซตางๆมความสามารถในการละลายแตกตางกน ดงนนปรมาณของกาซใดกาซหนงทละลายอยนนจะขนอยกบระยะเวลาทนกดานาหายใจดวยกาซนนเขาไปทระดบความดนสง ถานกดานาหายใจดวยกาซนนเปนระยะเวลานานพอ รางกายของนกดานากจะอมตวไดโดยการอมตวจะเกดขนอยางชาๆ ทงนจะขนอยกบชนดของกาซ เนอเยอตางๆ ของรางกาย และความแตกตางของความดนซงจะเกดขนทไหนกไดเมอเวลาผานไป 30นาท ถง 72 ชวโมง

ไมวาจะมกาซใดละลายอยในรางกายของนกดานาเปนจานวนเทาไร ทระดบความลกและความดนสงเพยงใดกตาม กาซนนจะยงคงอยในรปของสารละลายไปจนตราบเทาทความดนยงไมเปลยนแปลง อยางไรกตามเมอนกดานาเรมดาขนสผวนากจะมกาซจานวนมาก และมากขนหลดออกมาจากสารละลายนน ถานกดานาสามารถควบคมอตราการดาขนไดตามตารางลดความกด กาซทละลายอยนนจะถกลาเลยงไปยงปอดและระบายออกทางลมหายใจออกกอนทกาซเหลานนจะรวมตวสะสมกนเปนจานวนมากจนเกดฟองกาซขนในเนอเยอ ในทางตรงกนขามถานกดานาดาขนสผวนาในทนทและความดนลดลงดวยอตราเรวสงเกนกวาปกต กอาจทาใหกาซทละลายอยนนหลดออกมาไดอยางรวดเรวจนเกดฟองกาซขน แลวไปแทรกตามเนอเยอและระบบตางๆของรางกาย ซงทาใหเกดโรคเหตลดความกดอากาศ (Decompression sickness) ได

Documents

บทที่2 ฟ สิกส ใต น้ํา Underwater Physics · บทที่2 - ฟ สิกส ใต น้ํา 2-3 (International System of Unit;SI) ระบบเอสไอ