A búvárkodás fizikája

13.febr. 2018

Mekkora nyomás nehezedik a testünkre búvárkodás közben? Erre a kérdésekre adunk választ azzal, hogy elmagyarázzuk a nyomás, a térfogat és a sűrűség összefüggéseit.

A levegő és víz nyomása

Bár nem érezzük, de a testünkre jelenleg is hat nyomás, ez a levegő nyomása. A gravitáció az atmoszférát a földhöz húzza, így a testünkre nehezedik. Tengerszinten ezt a ránk nehezedő nyomást, 1 atmoszférában mérjük (1 ata vagy a búvárkodás esetén 1 bar-nak is mondhatjuk). A testünk főként folyadékból áll, amit nem lehet összenyomni és a nyomást egyenlően osztja el az egész testen, ezért nem érezzük. A testünkben megtalálható levegővel telt terekben, mint például a tüdőnkben, a homlok üregben vagy a fülünkben a nyomás megegyezik a külső levegő légnyomásával. Annak ellenére, hogy a levegő összenyomható, nem érzékeljük, amíg a nyomás nem változik. Ha a nyomás változik, akkor a testünkben levő levegő térfogata megváltozik, ilyenkor érezhetünk nyomást a füleinkben, esetenként még a homlok üregeinkben is.

A víz sokkal sűrűbb és nehezebb, mint a levegő, ezért már 1 métert süllyedve vagy emelkedve is nagy mértékben változik a nyomás. A testüregekben levő nyomás kiegyenlítéséről már írtunk korábban “Az egyenlítés titka. Nem csak búvároknak!” címmel.

Mikor és mekkora a nyomás?

Az most már nyilvánvaló, hogy a vízben már kis mélységben is nagy nyomás nehezedik ránk. Azt is tudjuk, hogy a felszínen 1 bar nyomás nehezedik a testünkre. Tíz méternyi tengervíz-oszlop ugyanekkora nyomást fejt ki, mint a légkör, ezért minden további 10 méteres mélység tengervízben plusz egy bárral nagyobb nyomást jelent. Az édesvíz és tengervíz közötti van némi súlykülönbség, mivel a tengervíz a sótartalma miatt nehezebb. Egy liter tengervíz nagyjából 1,03 kg, míg 1 liter édesvíz 1 kg. Ebből következik, hogy 10,3 méternyi édesvízoszlop fejt ki ugyanakkora nyomást, mint 10 méternyi tengervíz-oszlop. Ha tengervízzel tervezel édesvizi merülés esetén is, az általában nem jelent bajt. Azért jobb, ha a búvár komputeredben beállítod, milyen közegben merülsz. Ha például emelőballonokat kell használnod valamilyen tárgy felhozatalára édesvízben, vagy technikai búvárkodást hajtasz végre, ott már pontosan kell tervezned és számolnod.
Az alábbi táblázatban összefoglaljuk, hogy egy levegővel teli (rugalmas falú) tartály esetében miként változik a nyomás, a térfogat és a sűrűség. Ezen ismeretek megértése sokat segíthet a búvármellény helyes használatában.

Nyomás, térfogat, sűrűség összefüggései
Mélység	Nyomás	Térfogat	Sűrűség
0 m (tengerszint)	1 bar/ata	teli tartály	egyszeres
10 m (tengervíz)	2 bar/ata	½ a felszíninek	kétszeres
20 m (tengervíz)	3 bar/ata	⅓ a felszíninek	háromszoros
30 m (tengervíz)	4 bar/ata	¼ a felszíninek	négyszeres
40 m (tengervíz)	5 bar/ata	⅕ a felszíninek	ötszörös

Minél nagyobb a nyomás, a térfogat annál kisebb lesz. Minél nagyobb a nyomás, annál nagyobb a sűrűség

Miért is fontos ez?

Nem elhanyagolható tény, hogy mikor és mekkora nyomás nehezedik ránk, illetve a gázokra ez hogyan hat.
Levegő visszatartás: A búvárkodás közben, nyomáson belélegzett levegő visszatartása például tüdőtágulásos sérülést okozhat, ami életveszélyes lehet, de pofonegyszerűen elkerülhető. Egész életünk során folyamatosan lélegzünk, ezt a tevékenységet a víz alatt is folytatni kell, anélkül hogy visszatartanánk akár rövid időre is. Emelkedés közben csökken a nyomás, ami már nem nyomja össze a testünkben levő, nyomáson vett levegőt, így a gáz tágulni kezd, azaz növekszik a térfogata. A visszatartott lélegzet emelkedés közben a tüdő felfújódását okozná, melyet a tüdőszövetek már nem lennének képesek megtartani, elszakadnának. Ez bizonyára nagyon ijesztő, de valójában nem is a búvárokra veszélyes igazán, mivel a kezdetektől belénk ivódik, hogy nagyon kis mennyiségű levegőt fújunk ki, megszakítás nélkül, ha nincs levegőforrás a szánkban. Emiatt a tény miatt, leginkább azokra veszélyes, akik leúsznak mélyre a búvárokhoz és nyomáson vesznek levegőt a búvárok alternatív levegőforrásából, de nem tudják, hogy nem szabad visszatartva felemelkedni. A búvár természetesen adhat levegőt egy rászorulónak, de nem engedheti a felszínre, amíg a folyamatos légzés be nem áll, vagy a levegő kifújása nem kezdődik meg.
A búvármellény használata terén sem hagyhatjuk figyelmen kívül a nyomás változását, akár lefele süllyedünk, akár felfelé emelkedünk, mivel levegőt fújunk bele vagy engedünk ki, valamint a levegőfogyasztás becslése is köthető ahhoz, hogy milyen mélyen vagyunk. A következő cikkünk a búvármellény használatáról szól majd.