氣體膨脹

bloating

氣體膨脹是由氣體的壓力而驅(qū)動(dòng)的，微觀上氣體的溫度即分子之間碰撞速度在宏觀上表現(xiàn)為氣體的壓力。與氣體的溫度有直接關(guān)系，氣體能以多大速度膨脹要看他的溫度。溫度越高，分子飛行速度越快，宏觀上氣體壓力壓力越大。所以氣體膨脹速度取決于溫度高低。氣體膨脹的過(guò)程所處的環(huán)境（或者稱(chēng)為體系）直接影響溫度的變化。因?yàn)樵谂蛎浀倪^(guò)程中氣體可能對(duì)環(huán)境吸收或釋放熱量，來(lái)影響溫度變化，要討論這個(gè)問(wèn)題首先要確定膨脹過(guò)程所處的環(huán)境。其溫度可能升高，可能下降，也可能不變。這個(gè)與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。（PV=nRT，理想氣體狀態(tài)方程里面壓強(qiáng)雖然和溫度相關(guān)聯(lián)，但是不是直接關(guān)聯(lián)。因?yàn)镻也是結(jié)果而不是原因。不是P的變化引起T的變化）

分子

熱量

環(huán)境

理想氣體

利用二氧化碳相變的特性：二氧化碳?xì)怏w在一定的高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，通過(guò)高壓泵將液態(tài)的二氧化碳?jí)嚎s至圓柱體容器（膨脹管）內(nèi)。當(dāng)微電流通過(guò)電點(diǎn)火頭時(shí)，引起發(fā)熱藥劑產(chǎn)生高溫，瞬間將液態(tài)二氧化碳?xì)饣?，急劇膨脹產(chǎn)生高壓沖擊波致泄能器打開(kāi)，產(chǎn)生300MPA以上的膨脹壓力，瞬間釋放高壓氣體致巖石斷裂和松動(dòng)。由于是低溫下運(yùn)行，與周?chē)h(huán)境的液體、氣體不相融合，不產(chǎn)生任何有害氣體，不產(chǎn)生電弧和電火花，不受高溫、高熱、高濕、高寒影響。在井下致裂時(shí)對(duì)瓦斯具有稀釋作用，無(wú)震蕩，無(wú)粉塵。二氧化碳屬于惰性非易燃易爆氣體，致裂過(guò)程是氣體膨脹的過(guò)程，物理做功而非化學(xué)反應(yīng)。

Boyle定律指出,一定質(zhì)量氣體的容積變化與絕對(duì)壓力呈反比；例如在水平面的1L空氣(1atmabs)在10m深(2atmabs)時(shí)被壓縮到1/2L.在下潛過(guò)程中,人體空氣腔隙內(nèi)的壓力必須與這種壓縮取得代償性的平衡.由潛水防護(hù)帽或水下呼吸調(diào)節(jié)器控制的呼吸可代償呼吸系統(tǒng)的氣體壓縮.

氣體密度隨絕對(duì)大氣壓成比例地增加,但在深水處配備水下呼吸器的潛水員的呼吸率和潮氣量與在水面類(lèi)似工作時(shí)十分接近.因此在深水中潛水員每分鐘呼吸的氣體分子數(shù)量與壓力成正比地增加,例如在2atmabs時(shí)呼吸氣體分子的數(shù)量是水面的2倍.因此潛水員空氣供應(yīng)的時(shí)間相應(yīng)地減少,在深水處的呼吸困難加重,因?yàn)闈撍畣T的氣道和呼吸器內(nèi)的氣流阻力增加.這種變化使?jié)撍畣T的呼吸力度加強(qiáng),呼吸耗竭和全身乏力.即使在理想條件下,也可給潛水帶來(lái)嚴(yán)重的問(wèn)題.

上升過(guò)程中肺部氣體的膨脹可能引起威脅生命的并發(fā)癥.若潛水員在深水處即使吸入一次呼吸的空氣或其他氣體,而在上升過(guò)程中沒(méi)有讓其大量地逸出,則膨脹的氣體可導(dǎo)致肺的過(guò)度膨脹.可能的后果包括氣胸,縱隔或皮下氣腫,動(dòng)脈氣體(空氣)栓塞；氣體栓塞是十分緊急的,是配備水下呼吸器的潛水員死亡的主要原因 。2100433B