тиск
Термін «тиск» використовується для позначення сили або ваги, що діє на певну одиницю площі. Математично це може бути виражено як:
Тиск = Сила / Площа
Більшість дайверів знайомі з позначенням тиску в кілограмах на квадратний сантиметр (кг / см2). При цьому тиск являє собою співвідношення ваги і певної площі. У підводних умовах тиск виробляється двома різними джерелами: вагою атмосфери, чинним на воду, і власною вагою води.
У класичному експерименті з запаяної перевернутої догори дном трубкою, що містить ртуть, Торрічеллі продемонстрував, що атмосфера має достатній тиском для утримування 760 мм ртуті у вакуумній трубці. Це послужило підтвердженням того, що вага і тиск повітря є вимірюваними величинами. Пізніше французький вчений і філософ Блейз Паскаль продемонстрував, що тиск, вироблене атмосферою на рівні моря, дорівнює тиску, виробленому приблизно 10 м морської води. Беручи до уваги той факт, що тиск води являє собою вагу води на одиницю об'єму, легко припустити, що 10 м морської води роблять те ж тиск, що і атмосфера.
У метричній системі один літр морської води важить 1,03 кг, що дорівнює 1 000 см3 в обсязі і утворює куб 10 см х 10 см х 10 см (10 см х 10 см х 10 см = 1000 см '). Площа підстави даного куба, на яку буде впливати все тиск води, складе при цьому 100 см2 (10 х 10 = 100). Для обчислення тиску на 1 см2 необхідно розділити 1,03 кг на 100 см2, що буде дорівнювати 0,0103 кг / см2. Це означає, що кожні 10 см морської води роблять тиск в 0,0103 кг / см2. Щоб перевести цю величину тиску в одиницю тиску на метр, необхідно помножити її на 10 (1 м = 100 см; 100 см: 10 см = 10). Таким чином, кожен метр морської води чинить тиск в 0,103 кг / см2
Виділення величини атмосферного тиску на квадратний сантиметр дозволяє побачити, яка кількість метрів морської води відповідає одній атмосфері тиску. Одна атмосфера справляє тиск в 1,03 кг / см2: 0,103 кг / см2 на метр, що становить 10 метрів. Таким чином, 10 метрів морської води роблять те ж саме тиск, що і одна атмосфера.
Термінологія тиску
Щоб уникнути помилок і непорозумінь використовуються деякі загальноприйняті терміни для позначення тиску, що включають: атмосферний, барометричний, манометричний, абсолютний тиск і тиск навколишнього середовища.
Атмосферний тиск - це тиск, який чиниться питомою вагою атмосфери на рівні моря. Хоча воно може варіюватися в залежності від атмосферних умов, його величина повсюдно приймається як 760 міліметрів ртутного стовпа (мм рт ст), або одна атмосфера. У країнах з метричної системою тиск в одну атмосферу також виражається в барах і, як правило, використовується для позначення тиску в балонах. Незважаючи на те, що формально існує невелике розходження між одним баром і 760 мм рт ст, дані величини вважаються рівними без згадки різниці між ними. Для використання в області дайвінгу більшість людей вважають, що простіше розрахувати тиск в атмосферах / барах, а потім перевести отриману величину в інші одиниці виміру при необхідності.
Поняття барометричного тиску є синонімічним атмосферному за винятком того, що воно може змінюватися в залежності від атмосферних умов - таких, як погода. Прикладами барометричного тиску можуть служити центри високого і низького тиску, які пов'язують зі стійким і нестійким повітрям. Дане поняття використовується в дайвінг вкрай рідко.
Манометричний тиск - це позначення, що використовує атмосферний тиск як точку відліку. Воно являє собою різницю між атмосферним і вимірюваним тиском. Показання манометричного тиску можуть бути зняті, наприклад, з підводних манометрів. До приєднання манометра до балона він показує 0. Хоча величина тиску на поверхні - НЕ 0, а 1 бар.
Якщо вказується манометричний тиск, то після одиниці виміру пишуть букву «g». Так, показання 14,7 psi манометричного тиску будуть виражені як «14,7 psig», або «1 бар манометр».
Абсолютний тиск - це позначення, що використовує вакуум як точку відліку. Це загальне вироблене тиск, який може бути обчислено шляхом об'єднання показників манометричного і атмосферного тиску. Наприклад, якщо на рівні моря підводний вимірювач тиску (SPG) показує 100 бар, абсолютний тиск при цьому дорівнюватиме 1 бар + 100 бар = 101 бар.
Коли вказують абсолютний тиск, букву «а» зазвичай додаються до одиниці виміру (крім бар). Так, абсолютний тиск в 14,7 фунтів на квадратний дюйм буде виражено як «14,7 psia», або «1 бар абсолютного тиску». У разі вимірювання тиску в атмосферах використовується скорочення «ata» або «Ata» для «атмосфери абсолютного тиску».
Тиск навколишнього середовища приблизно синонімічно абсолютному тиску і означає «навколишнє» тиск, як, наприклад, - «Яким буде тиск навколишнього середовища при зануренні дайвера на глибину 24 метри?»
тиск рідини
Незважаючи на те, що всі речовини стискувані під впливом певного тиску, при величинах тиску, що мають місце в аматорському дайвінгу, вода - в практичних цілях - вважається несжимаемой. Будь-яке зовнішнє тиск, який чиниться на поверхню води (або іншої рідини), рівномірно поширюється по рідини у всіх напрямках. Цей закон, згідно з яким функціонує гідравлічний підйомник, носить назву Закону Паскаля.
У зв'язку з тим, що тканини людського організму складаються в основному з води, тиск поширюється рівномірно, а не діє на одну з ділянок. Так, в підводних умовах людський організм здатний витримати величезний тиск; при цьому дайвер відчуває його вплив лише в повітряних порожнинах організму.
При зануренні тиск води збільшується в співвідношенні - 1 бар на кожні 10 метрів в солоній воді; або 1 бар на 10,3 метра в прісній воді. Внаслідок несжимаемости води, це співвідношення залишається незмінним незалежно від глибини. Крім тиску води, званого також гідростатичним тиском, на дайвера впливає і атмосферний тиск, що впливає на поверхню води. Отже, для визначення абсолютного тиску або тиску навколишнього середовища на окремо взятій глибині необхідно до атмосферного тиску додати величину гідростатичного тиску.
Наприклад, для визначення тиску навколишнього середовища в морській воді на глибині 30 метрів.
в метричній системі:
30 м морської води: 10 м морської води = 3 бар
3 бар (тиск води) + 1 бар (атмосферний тиск) = 4 бар (абсолютний тиск)
У морській воді кожні 10 метрів виробляють гідростатичний тиск в 1,03 кг на см2. Для визначення абсолютного тиску в кг / см2 на будь-якій глибині морської води необхідно розділити глибину на 10 (в метричній системі), потім додати до отриманого результату 1 (атмосфера повітря), щоб отримати дані абсолютного тиску в бар. Для отримання даних в кг / см2 (абсолютний тиск) помножте отриманий результат на 1,03.
Наприклад, на глибині в 240 метрів морської води абсолютний тиск дорівнюватиме 25 атмосферам: (240: 10 + 1 = 25). Ця цифра відповідає 25,75 кг / см2абсолютного тиску (25 x 1,03 = 25,75).