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人类生活在覆盖着大气层的地球表面，而潜水员则工作于水下高压环境。水下环境对人类来说是陌生 的，充满危险和挑战的场所，潜水员要想地工作，就必须了解水下环境的特点并拳握诚轻环境影响所 必需的技术， 物质和能量的性质和相互关系，构成了研究潜水物理的基础。潜水物理主要研究气体和水的物理性质， 热、光及声在水下传播的性质等。 — 、物质 科学家己发现了构成物质世界的 112 种单一的物质或元素。元素是表现一定物理和化学特性的物质的 简单形式，而且用化学方法不能分解成更基本的其它形式。所有的元素都具有与其它任何元索不同的特 性。 元素由原子组成。原子是具有元素特性的物质的小微粒。各种元素的结合形成了人类目前己知的四 百多万种物质。原子互相结合构成分子，其特性通常不同于组成分子的任何原子。例如：两个氧原子和- 个碳原子结合形成二氧化碳，而一个氧原子和一个碳原子结合则形成一氧化碳， 二氧化碳和一氧化碳是两 种具有不同性质的物质。某些原子很活泼，并很容易与接近的几乎所有物质结合。但是另一些原子则是惰 性的，不能和其它物质自然结合。例如氢气是一种潜水中常用的情性气体，其情性使得自己的原子间都不 能结合，故它的分子只有一个叙原子。 通过原子结合而形成的任何元素或物质，都以固体、液体和气体这三种自然形式（物态）之一存在。 具有一定的形状、重量和体积的物体叫固体。具有一定的体积和重量，但没有固定形状的物体叫液体。具 有一定的重量并占据空间，但没有固定的体积和形状的物体叫气体，气体和液体同属于流体。 一种物质呈何种物态，取决于温度和压力。物质是由分子组成，而分子是时刻在运动之中的。固态物 质其分子严格按基本的固定形式排列。此时其分子运动是围绕平衡位置的稳恒振动。当温度升高时，分子 运动加快，分子互相摆脱并做不规则运动。这样固体就溶化成液体。当温度进一步升高，分子运动速度格 更快，这时部分分子自发地离开液体表面变成气体，如果温度到达物质的沸点，液体就很快转变成气体。 降低温度会使上述变化逆转。当气体分子冷却时，其运动速度减慢，动能减小，气体逐渐凝结成液体。温 度进一步降低到液体的冰点时，将再次交成固体。 二、能量 功和能的概念是密切相关的。它们构成了物理世界的第二要素。对某物体施加一个力，这个物体在力 的方向上移动了一段距离，我们把力和位移的乘积叫做这个力对物体所做的功。单位时间所做的功则叫功 率。 能量是指做功的能力。能量守恒定律指出：自然界的能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形式 转换成另一种形式。能量有六种基本形式，即：机械能、热能、辐射能、化学能、电能和核能。 潜水物理学中，将着重研究光（属辐射能）、声 （属机械能）和热能在水下的传播特性。 三、计量单位 物理学在很大程度上依赖于物质或能量的一种状态与另一种状态的比较标准。在潜水界，以往经常供 用公制单位和英制单位。我国颁布法定计量单位以后，英制单位和公制中的许多单位己被剔除在法定计量 单位以外。我国的法定计量单位是以国际单位为基础，适当保留个别常用的非国际单位所组成的计量单位 体系。 今后，凡是遇到计量单位的问题时，我们都应使用 法定计量单位。 为了便于学习，我们需要了解潜水中常用到的一些法定和非法定计量单位的换算关系

气体在液体中的溶解 一种“T体与一种液体相接触，气体分子便街助自身的运动而进入到液体内。这就是气体在液体中的溶 解。 某些乞体比其它气体容易浴解在同一种液中，同一种么体在不同的液体中溶解的数量不相同， 在一定的過度下，0.IMPa一种气体，溶解于1老开共液体中的花升数，称为该气体在这种液体内的溶 解系数。 溶解系数大，表明气体在液体中的溶解量多，反之则少。 响气体在液体中的溶解量的因素很多。主要的因素有：（1)气体本身的特性：（2)液体的特性：(3） 气体和液体的温度：（4)气体的分压， 由于温度越高，分子的运动速度越大，故温度越高，气体越难浴解于液体。因浩水员总是在高压条件 下工作，下面我们者重讨论气体在液体中的溶解量与气体分压间的关系。 实验证明：在一定温度下，气体在液体中的溶解量与这种气体的分压成正比。我们把这个结论叫孪利 定律。 按照字利定律，如果气体的分压为 0.IMPa 时在菜种液体中溶解量为一个单位气体，那么在 0.2MPa时 将溶解二个单位的气体 当一种不含气体的液体首次暴露于气体中时，这种气体的分子在分压的作用下，会迅速进入液体中 当气体进入液体后，增加了气体的张力 《即气体在液体中的分压)。液体内气体张力与液体外这种气体分 压之间的差值，叫做压差梯度。压差梯度大，气体溶解在液体中的速度就快。 随者时间的推移，溶解在液 体内气体分子数量不断增加， 气体的张力随之增加，与此同时，液体外的气体因都份溶解在液体内，它的 分压降低，溶解在液体中的气体又有一些分子从液体中选出，增加气体的分压。这样，气体分 子不断溶解 和逸出，当压差梯度为委时，逸出和溶解的气体分子数量相等，液体中溶解的气体分子数量保特恒定，我 们称之为液体被气体饱和了。 气体的溶解度（即液体被气体饱和时，单位体积液体内溶解的气体质量）除与气体的分压有关外，还 与温度有关，温度越高，溶解度越小，反之温度越低，溶解度越大。 气体在液体中的溶解规律，对保隊港水员作业具有重要的指导意义。 潜水员吸入的泥合气中各种 气体，梅按照各自的分压成比例地溶于体内。由于不同气体的溶解度不同，因此菜种气体的溶解量与潜水 员在高压下呼吸这种气体的时间有关，如果时间较长，这种气体将会在港水员体内达到饱和，当然这种饱 和过程较慢。不同的气体在体内达到饱和需 8~-24h。 只髮潜水员所处环境的压强不变，已溶解在体内的各种气体的量就会保特原有的溶解状态。 当潜水员 从水下上升出水时。随者水深交法，静水压强越来越小，海解在港水员体内的混合气的总压也越来越小， 各种气体的分压办随之減少，溶解在潜水员体内的各种气体因分压诚少，不断地逸出体外。如果按照诚压 装控制上升速度，那么己溶解在体内的气体格会故顾利输送到肺部并呼出体外。如果对上升遠度和幅度控制不当，压力的降低超出了身体所能调节的速度，则会形成气泡并积聚在小血管内，引发减压病。