Техника - молодёжи 1955-08, страница 26

с внешним давлением воды на тело водолаза. Это выравнивание в кишечнике достигается тем, что вода через мягкую и податливую переднюю стенку живота сжимает в должной степени брюшные внутренности. Выравнивание давления в легких и в остальных соединенных с ними полостях обеспечивается только в том случае, если человек будет дышать воздухом, находящимся под давлением, равновеликим внешнему давлению воды на его грудь. Без выравнивания давления человек не может оставаться на глубине. В то же время само по себе механическое давление воды может оказывать свое отрицательное воздействие на жизнедеятельность клеток организма только на глубине 3—4 км, то-есть во много раз превышающей глубины, доступные для водолазов вообще.

Что же в таком случае ограничивает погружение водолазов в мягких скафандрах только до глубины около 150 м, где абсолютное давление достигает 16 атм?

СВОЙСТВА ВОЗДУХА

Дело в том, что атмосферные газы, поступающие в легкие при дыхании, за счет повышения давления изменяют свои свойства. Условия дыхания по этой причине все более и более начинают разниться от нормальных, к которым приспособлен организм человека.

Как известно, величины давления газов измеряются весом уравновешивающего их груза (на единице площади поверхности — обычно на 1 см²) или высотою столба жидкости — воды или ртути, уравновешивающего это давление.

Если в данной емкости содержится смесь нескольких газов, то на долю каждого из них будет приходиться только часть общего давления всей смеси. Эта часть будет равна общему

давлению, умноженному на процентное содержание данного газа в смеси. Соответственно сказанному это частичное, парциальное давление газов в смеси при неизменном составе последней будет изменяться (увеличиваться или уменьшаться) прямо пропорционально изменениям общего давления. Для человеческого организма величины парциального давления атмосферных газов — кислорода, азота и углекислого газа, которыми он дышит, имеют решающее значение: все их воздействие определяется не процентным содержанием их во вдыхаемом воздухе, а величинами парциального давления (выражаемого обычно в миллиметрах ртутного столба). Именно за счет изменений величины последнего эти атмосферные газы получают новое качество и могут даже оказывать отравляющее, токсическое воздействие на организм человека.

ДЫХАНИЕ ПОД ВОДОЙ

Дыхание представляет собой одну из самых основных жизненных функций организма. Обновление газового состава крови у человека происходит в легких.

В нормальном состоянии парциальное давление кислорода в мельчайших воздушных пузырьках ткани легких — альвеолах — равно 105—110 мм ртутного столба, углекислого газа — 40 мм. В венозной крови, притекающей к легким, парциальное давление этих газов будет: кислорода — 35 мм, углекислого газа — 46 мм.

Такая разность их парциальных давлений и обеспечивает легочный газообмен: газы переходят из места боль- . шего давления туда, где давление меньше. Переход совершается до выравнивания давления. Поэтому кровь и оттекает от легких обновленная, парциальное давление кислорода в ней составляет примерно 100 мм, а углекислого газа — 40 мм ртутного столба.

Понятно, что альвеолярный воздух при этом должен непрерывно освобождаться от поступающего в него углекислого газа, а также необходимо пополнение его кислородного запаса. Это достигается за счет проветривания легких; при вдохах в них поступает наружный воздух, имеющий парциальное давление кислорода около 156 мм, а углекислого газа всего 0,2 мм.

При выдохах часть альвеолярного воздуха уходит из легких, а вместе с ним удаляется избыток углекислого газа. Нормально при любой потребности человека в кислороде состав альвеолярного воздуха должен оставаться постоянным.

Главным потребителем кислорода в теле человека являются работающие мышцы. Минутная потребность организма в этом газе при покое составляет около 0,3 л, а при тяжелой физической работе может превосходить 3 л. Соответственно этому изменяется (увеличивается) и проветривание легких: в минуту в состоянии покоя через легкие проходит около 8 л воздуха, а при напряженных мышечных нагрузках — 60 и даже 80 л.

Очень существенно, что повышенное внешнее давление (например, на тело водолаза под водой) само по себе не изменяет потребления кислорода и величины проветривания легких. Однако следует учесть, что под давлением большим, нежели атмосферное, согласно закону Бойля-Мариотта объем газов соответственно уменьшается. Поэтому, чтобы обеспечить водолазу на глубине

90 м, где общее давление равно 10 атм, поступление 10 л воздуха в минуту, ему надо подавать с поверхности в 10 раз больше этого количества, то-есть 100 л. Объем кислорода, равный 0,3 л (весящий на поверхности земли 0,5 г ), на этой глубине будет равен только 0,03 л. Таким образом, на глубине в легкие водолаза поступает номинально тот же га

зовый объем, но плотность оказывается увеличенной пропорционально давлению. Протекание плотного воздуха через узкие участки дыхательных путей будет все более и более затруднительным. Таким образом, плотность воздуха и ограничивает доступную для водолазов в мягком скафандре глубину погружения — примерно 150 м.

Азота в атмосферном воздухе содержится 79%. Парциальное давление его — 585 мм ртути. В обычных условиях он в легочном газообмене участия не принимает и для организма человека остается совершенно безразличным: жизни не поддерживает и не ядовит. Как и всякий газ, он способен растворяться в крови. Однако при сильно повышенном парциальном давлении на больших глубинах он оказывает опьяняющее действие вплоть до потери сознания. При всплытии водолаза за счет уменьшения давления этот дополнительно поглощенный объем азота выделяется из крови в форме пузырьков газа, которые закупоривают кровеносные сосуды, что приводит к самым тяжелым последствиям. Наступает так называемая кессонная болезнь, которая унесла немало жизней водолазов.

Кислород, содержащийся в атмосферном воздухе в количестве 21°/о (парциальное давление — 156 мм), играет двойную роль. Во-первых, он совершенно необходим для жизни: кислород есть — человек жив, кислорода нет — человек гибнет. При 16% кислорода в воздухе свеча тухнет, а человек еще сохраняет достаточную работоспособность. Когда же содержание кислорода снизится до 11% (парциальное давление до 80 мм), то при выполнении физической работы человек может внезапно потерять сознание. А если помощь не пришла, то обморок переходит в смерть.

Если же человек оказывается вынужденным в течение очень многих часов дышать «чистым» кислородом, оставаясь под атмосферным давлением, он может заболеть воспалением легких. Очень зна-

Устройство трубки для ясного наблюдения с поверхности ва происходящим под водой.

Глубины, на которые может погружаться человек с помощью различных водолазных приборов.

ДЫ горло

Внутренние полости головы человека, заключающие в ' себе значительные объемы воздуха.

лобные

КА полость ртя