2017年11月19日 星期日

壓力相關傷害 ─ 壓力與自潛



  在開始介紹一系列與壓力有關的自潛傷害前,我想我要簡單的複習複習自潛物理,這樣在之後的文章提到相關概念,才不會頭上一堆問號。那些上課認真、記憶力很好的同學們就當複習囉!


深度與壓力
  在開始認識各種討厭的物理定律以前,我們一定要先了解深度與壓力的關係,不管我們從事哪一種潛水,都一定逃脫不了這個基本的概念。我們都知道,在海平面上,我們承受的大氣壓力約為1大氣壓,意思是每平方公分約有一公斤的重量。由於水的密度是空氣的數百倍,我們每下潛10公尺,就約會增加相當於一大氣壓的壓力,因此我們在10米深時,承受的壓力就是原本的1大氣壓+10米水給我們的壓力(1大氣壓)=2大氣壓,20米時就是3大氣壓,以此類推。

深度
海平面
10公尺深
20公尺深
100公尺深
壓力
1大氣壓
2大氣壓
3大氣壓
11大氣壓
深度與壓力的關係。

波以耳定律與自潛
  相信學過水肺的朋友一定都對這個定律不陌生。簡單的來說就是深度越大,壓力越大,氣體的體積就會越小,呈反比的關係。這跟我們自潛有什麼關聯呢?關聯可大了!由於我們在閉氣的同時,身體裡面存在著許多空氣的空腔,這些空腔裡的空氣,也會隨著越潛越深,被壓縮得越來越小。舉例來說,吸飽氣的6公升的肺,下潛到10米時,肺只剩3公升大,下潛到20米時,就只剩2公升。除了肺以外,還有許多地方也有空氣,比如說口腔、鼻竇、中耳...等等,這些空腔一樣逃不過縮小的命運。


深度
海平面
10m
20m
30m
氣體體積(L/%)
6L / 100%
3L / 50%
2L / 33.3%
1.5L / 25%
深度與氣體體積的關係。

  氣體所具備的這種體積伸縮的性質,是造成自由潛水員們受到各種擠壓傷(註)的主要原因。其實應該很好想像吧?我們身體裡的空氣空腔總不可能無限縮小,在縮小的過程中如果我們不想想辦法解決,遲早都是會受傷的,只是受到不同組織的彈性的不同,有的快有的慢罷了。


道爾頓分壓定律與自潛
   道爾頓分壓定律描述的概念很簡單:在一密閉容器中(如我們的肺),混合氣體(像是我們呼吸的空氣)的總壓力等於其中每一氣體的分壓總和。直接舉例來說,當我們在水面時,氣體的總壓力為1大氣壓,其中氧氣所占比例為21%,氮氣78%,其他氣體1%,因此氧氣的分壓就是0.21大氣壓。因為道爾頓分壓定律的關係,當我們下潛到10米,總壓力變為兩倍時,裡面各氣體的分壓一樣會變成兩倍喔(氧分壓:0.21 > 0.42)!


深度
海平面
10m
20m
30m
氧分壓
0.21
0.42
0.63
0.84
深度與氧分壓的關係

亨利定律與自潛
  相信就算還沒接觸潛水的朋友,也聽過潛水夫病吧?沒錯!自由潛水也是有可能得到減壓症(俗稱潛水夫病)的喔!而這一切都與亨利定律有關,簡單的來說亨利定律,即是深度越大,壓力越大,溶解進我們血中的氣體就越多。至於自由潛水為什麼也會得到減壓症,就留到之後再來好好的探討了。

減壓症是許多電影裡灑狗血的橋段... (畫面擷取自電影「3D驚天洞地」(Sanctum))

(註)為何叫「擠壓傷」?
  在後面與壓力相關的傷害的文章裡,會看到各式各樣的「擠壓傷」,為什麼要稱呼為「擠壓傷」呢?這個名稱主要是從英文的「Squeeze」而來,「Squeeze」為擠壓的意思,很傳神的描述了一個氣體空腔受到波以耳定律的影響,向內收縮擠壓。因此這類傷害,在翻譯成中文的時候,就順理成章的直接翻譯成「擠壓傷」,也有些人喜歡稱呼為「氣壓傷」。


深度與壓力、氣體容積與氧分壓總整理:
深度
海平面
10m
20m
30m
壓力
1大氣壓
2大氣壓
3大氣壓
4大氣壓
氣體體積(L/%)
6L / 100%
3L / 50%
2L / 33.3%
1.5L / 25%
氧分壓
0.21
0.42
0.63
0.84

  看完以上,各位同學有沒有回憶起來了呢?那我們要開始介紹各種與壓力相關的傷害了喔!


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