Fysica Hoofdstuk 2 Gassen en vloeistoffen Sportduiken onze

Fysica Hoofdstuk 2 Gassen en vloeistoffen Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen De Wet van Dalton Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen: de wet van Dalton • Lucht is een mengsel van gassen: 80% stikstof (N 2) en 20% zuurstof (O 2) • De totale luchtdruk is gelijk aan de som van de afzonderlijke gas-drukken Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de wet van Dalton De Wet van Dalton Als twee of meer gassen, die met elkaar geen scheikundige reactie aangaan, zich in eenzelfde ruimte bevinden, dan is bij constante temperatuur de druk van het mengsel gelijk aan de som van de drukken die elk gas afzonderlijk zou hebben als het alleen in die ruimte was. • De druk die elk gas afzonderlijk zou innemen in deze ruimte noemen we de partiële druk (pp) • Toepassingen: decompressiemodellen, mengselduik, vergiftiging Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de wet van Dalton Partiële druk [bar] = Totale druk [bar] * fractie gas [%] Partiële druk [bar] Geheugensteuntje: “T van Dalton”: Totale druk [bar] Sportduiken onze passie Fractie gas [%]

Fysische wetten: gassen De Wet van Boyle - Mariotte Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen: de Wet van Boyle-Mariotte Een luchtvolume dat ondergedompeld wordt, verkleint in dezelfde verhouding als de toename van de druk. Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de Wet van Boyle-Mariotte De wet van Boyle-Mariotte Bij constante temperatuur is het volume van een bepaalde hoeveelheid gas omgekeerd evenredig met de druk Druk [bar] x Volume [liter] = Constante [barliter, joule] p x V = Cte • Toepassingen: longoverdruk, luchtverbruik, luchtcompressor Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de Wet van Boyle-Mariotte Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de Wet van Boyle-Mariotte Opmerking: • • Een gevulde fles weegt meer dan een lege ! => gassen hebben een bepaalde dichtheid Bij atmosferische druk en 0°C bedraagt de massa van 1 m³ lucht 1, 29 kg Dichtheid (ρ) van lucht = 1, 29 kg/m 3 Sportduiken onze passie = 1, 29 g/l

Fysische wetten: gassen : de Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: longoverdruk • Als de lucht niet uit onze long kan ontsnappen (spasme/gesperde luchtweg/…) zullen onze longen eerst uitzetten tot een maximum. Verder uitzetten leidt tot longoverdruk! • De drukveranderingen zijn (relatief) het grootst bij kleinere dieptes => de volumeveranderingen zijn daar ook het grootst. • Dit kan reeds optreden vanaf 1, 5 m diepte (zwembad)! Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: luchtverbruik • Beschikbare lucht: afhankelijk van inhoud en druk duikfles • Persoonlijk verbruik: afhankelijk van ervaring, geslacht, conditie, stress • Verbruik op diepte: evenredig met de diepte (Wet van Boyle-Mariotte) • Nodige lucht: afhankelijk van persoonlijk verbruik, tijd en diepte, inspanning en veiligheidsmarge Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: luchtverbruik • Indien je je persoonlijk verbruik niet kent neem dan als richtwaarde 20 l/min voor een standaard, niet inspannende duik • We rekenen steeds met een reserve van 50 bar. Dit is niet de gekende duikreserve! Onze berekening heeft tot doel om met 50 bar de oppervlakte te bereiken. • Tijdens de afdaling en de bodemtijd rekenen we met de druk op de maximale diepte • Tijdens het stijgen (10 m/min) rekenen we met de druk op de maximale diepte • Voor elke decompressietrap rekenen we met de traptijd en de druk op de trapdiepte Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : GOV Persoonlijk luchtverbruik • Elke persoon heeft zijn persoonlijk luchtverbruik, dat we ook het Gemiddelde Oppervlakte. Verbruik (GOV) noemen • GOV = Luchtverbruik [liter] per minuut aan de oppervlakte • Het GOV kan variëren van 10 l/min tot méér dan 30 l/min • Bepaling: via duikcomputer of via specifieke duik • Luchtverbruik op diepte = GOV x absolute druk Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: • Je duikt met een dubbelset 10 l op 200 bar en zou graag de hier voorgestelde duik uitvoeren. Ga uit van een verbruik van 20 l/min. Is dit mogelijk? • Stel dat je persoonlijk luchtverbruik (GOV) 14 l/min bedraagt. Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen : de Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: resultaat voor 20 l/min: • • • Beschikbare lucht : 20 l x 200 bar: Rekenreserve : 50 bar x 20 l : Effectief beschikbare lucht: 4. 000 barliter -1. 000 barliter 3. 000 barliter • • Dalen & bodem: pabs = 5, 5 bar Verbruik : 5, 5 bar x 20 l/min x 20 min: -2. 200 barliter • • • Stijgen: pabs = 5, 5 bar Verbruik : 5, 5 bar x 20 l/min x 4, 5 min: • • Trap 1: pabs = 1, 6 bar Verbruik : 1, 6 bar x 20 l/min x 2 min: - 64 barliter • • Trap 2: pabs = 1, 3 bar Verbruik : 1, 3 bar x 20 l/min x 7 min: -182 barliter • Totaal verbruik: • • => Deze duik kan nipt uitgevoerd worden restdruk in de fles : (4. 000 – 2. 941) barliter / 20 liter = 52, 3 bar Sportduiken onze passie - 495 barliter -2. 941 barliter

Fysische wetten: gassen: samenvatting Wet van Dalton • • Definitie Toepassingen Begrip partiële druk T van Dalton Wet van Boyle-Mariotte • • Definitie Toepassingen Barliter Luchtverbruik: rekenregels en GOV Sportduiken onze passie

Fysische wetten: vloeistoffen De Wet van Archimedes Sportduiken onze passie

Fysische wetten: vloeistoffen : de Wet van Archimedes • Proef: een voorwerp dat wordt ondergedompeld in water wordt schijnbaar lichter • Dit verschil tussen het werkelijke gewicht en het schijnbaar gewicht noemen we de opwaartse stuwkracht Sportduiken onze passie

Fysische wetten: vloeistoffen : de Wet van Archimedes De wet van Archimedes Een lichaam, ondergedompeld in een vloeistof, ondergaat een opwaartse stuwkracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. • Toepassingen: – Uittrimmen met jacket – Gebruik van de loodgordel – Noodstijging met het reddingsvest Sportduiken onze passie

Fysische wetten: vloeistoffen : de Wet van Archimedes We kunnen volgende toestanden onderscheiden: 1. 2. 3. 4. Zinken Werkelijk gewicht > opwaartse kracht (schijnbaar gewicht is positief) Stijgen Werkelijk gewicht < opwaartse kracht (schijnbaar gewicht is negatief) Zweven Werkelijk gewicht = opwaartse kracht (schijnbaar gewicht is nul) Drijven Zweven aan de oppervlakte Gewicht ondergedompelde deel = opwaartse kracht Sportduiken onze passie

Fysische wetten: vloeistoffen : dichtheid • “. . een opwaartse stuwkracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof ” => verschillende vloeistoffen hebben een verschillende massa en dus gewicht ! Dichtheid ρ = massa gedeeld door volume (kg/m 3) • water: verschil naargelang zoutgehalte – dichtheid van zoet water = 1. 000 kg/m³ – dichtheid van zout water = 1. 025 kg/m³ => extra lood in zout water (meestal 2 à 3 kg) Sportduiken onze passie

Fysische wetten: vloeistoffen: samenvatting Wet van Archimedes • Definitie • Toepassingen • Zinken – Zweven - Drijven Dichtheid • Definitie • Zoet water versus zout water • Toepassingen Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen en vloeistoffen De Wet van Henry Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen en vloeistoffen: Wet van Henry • Proef: in vloeistoffen kunnen niet alleen vaste stoffen (zoals suiker in water), maar ook gassen opgelost worden (zoals CO 2 in spuitwater). • De hoeveelheid gas die in een vloeistof zal oplossen, wordt bepaald door de Wet van Henry Coolshots. be Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen en vloeistoffen: Wet van Henry De Wet van Henry Bij constante temperatuur en bij verzadiging is de hoeveelheid opgelost gas in een vloeistof evenredig met de druk van dat gas in contact met die vloeistof. • Toepassingen: – Decompressieongeval – Decompressiemodellen Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen en vloeistoffen: Wet van Henry • Het oplossen/ontgassen is onderhevig aan de volgende invloedsfactoren : Temperatuur A : Aard van het gas A : Aard van de vloeistof R : Raakoppervlak T : Tijd Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen en vloeistoffen: Wet van Henry • Verzadiging – Er is evenwicht tussen het opgeloste gas en het vrije gas. p = pog • Onderverzadiging – Als de uitwendige druk stijgt gaat de vloeistof gas oplossen naar een nieuwe evenwichtstoestand. p > pog = pog + Sportduiken onze passie p pog • Oververzadiging – De druk van het vrije gas vermindert. Het opgeloste gas gaat uit de vloeistof treden om een nieuwe evenwichtstoestand te bereiken. p < pog p - p pog

Fysische wetten: gassen en vloeistoffen: Wet van Henry Link met de duiksport: • Tijdens het duiken ademen we lucht. De zuurstof verbruiken we (stofwisseling). Het is het oplossen van stikstof dat ons aanbelangt. • Ons organisme bestaat uit ca. 70% vloeistoffen die stikstof kunnen oplossen. • Tijdens het duiken verhoogt de partiële druk van stikstof en zullen onze weefsels verzadigen naar een nieuwe evenwichtstoestand. • Tijdens het stijgen moeten we zo stijgen dat het ontgassen (partiële druk van stikstof daalt) gecontroleerd gebeurt en geen belvorming optreedt. Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen en vloeistoffen: Wet van Henry Link met de duiksport: • Ons lichaam wordt voorgesteld als een verzameling van weefsels (vloeistoffen) met verschillende perioden. Sportduiken onze passie

Fysische wetten: gassen en vloeistoffen: samenvatting Wet van Henry • • Definitie Toepassingen Factoren Toestanden Sportduiken onze passie