基于潜水艇速度变化的研究作者：赵培罡基于潜水员沉浮速度变化的研究山西省太原市实验中学高一年级226班作者：赵培罡指导教师：王迎利摘要：潜水员在许多场合起到了重要作用。从理论上说，下潜要比上浮更困难，但实际往往上浮速度相对于下潜速度更慢，其主要原因是为了防止水压变化而引发潜水员血液中溶解的气体逸散，堵住血管及心脏瓣膜，避免潜水员死亡。我们可以简单地用可乐来解决这个现象。更重要的是，我们要掌握压力变化对生物体的影响，以更好地完成空间压力变化较大的科学研究。关键词：潜水员沉浮速度；减压舱；供血不足；空间压力。早在1670年，英国科学家罗伯特·波义尔在研究气压时，就想到压力变化会对生物体产生影响。他捉来一条蝰蛇，把它放在一个密封容器里，然后对空气加压。他发现，当压力减小以后，蛇的视觉组织上出现一个小的空气泡。潜水技术出现后风靡一时，但不少潜水员在上浮阶段出现供血不足现象。后来逐步发现，减慢上浮速度可以避免此现象发生。所以，研究压力作用在生物体上对生物体产生哪些影响具有重要意义。水对某物体的压力大小决定于水深和密度，用公式可表示为（压强；密度；是物体所受重力与质量之比；水深）。压力会对任何生物体产生影响，所以研究压力的大小与生物体的关系，对更好地完成宇宙空间和海底探秘等压力变化较大的科学研究有重要意义。1潜水员沉浮速度变化的意义及研究价值国内外学者和研究机构对“压力对生物体影响”这一课题进行了多次试验和总结。根据他们的数据，确定了深水潜水服钢板的厚度等。但真正下水后，水压极大，再厚的钢板也会发生微小的形变，所以在深水潜水时，深水潜水服内人体所受压力的大小会随着水压的变化而变化。根据，我们可以发现，当水的密度不变且不变时，水压与水深成正比。而水压的大小直接关系到人体所承受的压力，如果潜水深度快速变化，人体所受压力也将急剧变化。水越深，人体就会承受更大的压力。重要的是，氧气瓶内气体的气压相对改变量较身体内血液压力第二届全国中学数理化学科能力竞赛解决生活现象基于潜水艇速度变化的研究作者：赵培罡相对改变量更大。一旦潜水深度快速改变，就会引发潜水员携带的气体密度和气压的快速改变，但人体内的压力不会发生太大的改变，潜水员体内的压力会大于且接近一个大气压。由于任何物体流动都是由高压流向低压，这样，潜水员吸入的是大于一个大气压的高压气体。压力快速改变的同时，血液溶解气体的溶解度也会急剧改变，极大地威胁着潜水员的生命安全。所以，只有减缓潜水员和氧气瓶所受压力改变速度才能避免危险发生。而改变潜水员和氧气瓶所受压力变化速度应使用两种方法：⑴减慢潜水员潜水深度变化；⑵制造减压舱。但从本质上讲，不论是减压舱还是减缓上浮速度，都是为了控制潜水员身体所受压力的快速变化对潜水员造成的影响。从这里我们可以看到，压力对生物体的影响巨大。但压力的改变是自然存在的，所以我们应更好地掌握压力变化对生物体的影响，以更好地完成压力变化较大的科学研究。2潜水员上浮速度对身体产生影响的原因人呼吸的空气是混合气体，大气层中的空气在1个大气压下大约有78％的氮，21％的氧，0.94％的惰性气体，0.03％的二氧化碳以及0.03％的其他气体和杂质。这些气体进入肺部以后，氧气便进入到血小板中，通过血液流遍全身，供给各个器官和组织。这种呼吸过程是在一个大气压力（101.325千帕）的条件下进行的。潜水员在潜水时，不论身体还是氧气瓶，都会受到强大的水压，他呼吸的是大于１个大气压的高压空气，且水深度越大，所呼吸的空气压力也越高。此时，不仅是氧，氮气等其他气体也会进入血液。当潜水员上浮时，水压减小，他所呼吸的空气压力也相应减小，血液里的氧气、氮气等就开始离开血液。如果他上升得过快，气体突然释放，就会形成小气泡，像打开汽水瓶盖的情况一样。此时，较大的气泡会威胁心脏瓣膜的活动，较小的气泡则会阻塞心脑血管，使潜水员出现意外。为了防止意外发生，潜水员只能缓缓上升，每上升一段就停一停，以便让氮气等从他们的身体组织流往血液，再从血液流入肺里，最后从肺细胞壁逸出体外。这样，上升虽然是缓慢的...
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