Tauchphysik / Gasgesetze

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In der Tauchausbildung hat man sie mal gelernt, dann aber wieder vergessen.

DIE GASGESETZE

Jedoch haben genau diese Gasgesetze eine praktische Bedeutung für uns. In den vergangenen 100 Jahren haben sich verschiedene Wissenschaftler mit den Gasen und deren physikalischen Eigenschaften beschäftigt.

Die Ergebnisse haben bis heute Bestand.

Die angesprochenen Gasgesetze geben die physikalischen Zusammenhänge zwischen Volumen, Druck und Temperatur von Gasen wieder und beschreiben das Verhalten von Gasgemischen.

Mit den Formeln könnt Ihr eure Tauchgänge Planen.

 

Gase lösen sich in Flüssigkeit. D.h. Gasmoleküle gehen in Flüssigkeit über und treten aber auch gleichzeitig wieder aus.

Je nach Druck kann eine bestimmte Menge an Gasmolekülen im Gewebe eingelagert werden. Ist hier die Grenze erreicht, spricht man davon, dass eine Flüssigkeit gesättigt ist.

Es tritt nun so viele Gasmoleküle aus der Flüssigkeit aus, wie sie eindringen.

Wenn der Gasdruck gesenkt wird, treten solange mehr Gasmoleküle wieder aus, als eindringen bis der Sättigungszustand für den Druck erreicht ist.

Für uns Taucher gilt also folgendes:

Durch den erhöhten Druck lagert sich Sticksoff (Inertgas) im Gewebe ein. Je tiefer und länger wir tauchen umso mehr Stickstoff wird aufgenommen und sammelt sich in den Geweben.  Beim Auftauchen verhält sich dies entgegengesetzt und der Stickstoff wird aus den Geweben abgebaut.

Beim Auftauchen ist es  wichtig den Druck langsam zu verringern um eine sprunghafte Entsättigung zu vermeiden.

Wie viele Gasemoleküle sich lösen können hängt von verschiedenen Faktoren ab.

  • Dem Teildruck des Gases über der Flüssigkeit
  • Der Temp. Der Flüssigkeit
  • Die Löslichkeit des Gases in der Flüssigkeit
  • Die Flüssigkeitsmenge

Weiterhin ist dies Abhängig von der Art des Gewebes. Hier unterscheidet man zwischen folgenden Geweben:

Schnelle Gewebe: Blutgewebe, Lungengewebe, Muskulatur

Mittlere Gewebe: innere Organe, Haut, Nervengewebe

Langsame Gewebe: Bänder, Sehnen, Knorpel, Knochen

Beim Auftauchen ist also Vorsicht geboten um eine zu schnelle Entsättigung zu verursachen.

 

Der Druck eines Gasgemisches errechnet sich aus der Addition der Drücke seiner Teilgase ( Partialdruck )

Die einzelnen Partialdrücke ergeben den Gesamtdruck.

In unseren Tauchflaschen befindet sich in der Regel Pressluft (auch dies ist ein Gasgemisch)

21 % Sauerstoff

78 % Stickstoff

1% andere Gase

Da wir nun wissen aus welchen Bestandteilen Luft zusammengesetzt ist, können wir auch die Partialdrücke berechnen.

Luft mit einem Druck von 1 bar entspricht folgendem Partialdrücken

0,21 bar  ppO2

0,78 bar ppN

0,01 bar andere Gase

Berechnungsformel:

Gesamtdruck x Volumenprozent / 100 = Teildruck

 1 bar  X 21 % / 100  = 0,21 bar

Durch eine Druckerhöhung, erhöhen sich auch entsprechend die Partialdrücke.

Warum brauchen wir das Gesetz von Dalton?

Mit dem Gesetz von Dalton können wir, je nach Gasgemisch, unsere mögliche Tauchtiefe ausrechnen.

Siehe Formeln.

Das Gesetzt beschreibt, dass in einem geschlossenen Behälter das Volumen sich proportional zum Druck ändert. Temp. ist unverändert und gleichbleibend. Das Verhältnis von Volumen zu Druck ist Konstant.

p x V = K

0m     1bar  V=1,00 Liter      1bar x 1,oo Liter  = 1,00 barliter

10m   2 bar  V=0,50 Liter     2 bar x 0,50 Liter = 1,00 barliter

20m   3bar  V =0,33Liter      3 bar x 0,33 Liter = 1,00 barliter

30m   4bar  V=0,25 Liter     4 bar x 0,25 Liter = 1,00 barliter

Beispiel:

Wenn wir also z.B. mit einem Luft gefüllten Ballon abtauchen, sehen wir (siehe Tabelle) dass der Ballon kleiner wird.

Blasen wir allerdings einen Ballon in der Tiefe auf, so wird dieser beim Auftauchen größer, oder Platzt.

Gefahr Lungenriss !!!!!

Steigt die Temperatur in einem geschlossenen Raum ( z.b. Tauchflasche ), so steigt auch der Druck ohne hinzuführen neuer Gasmoleküle.

Durch die erhöhte Temperatur, bewegen sich die Gasmoleküle schneller und stoßen umso heftiger an der Wand des Behälters ( Tauchflasche ). Der Druck steigt.....

Wenn also z.B. die Tauchflasche in der Sonne steht, so steigt der Druck bei unveränderten Inhalt. Im Schatten verringert sich der Druck.

 

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