Физика декомпрессионной болезни
Вспомним некоторые положения главы 1. Закон Генри описывает взаимоотношения между разделенными газом и жидкостью: количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению на ее поверхность. При увеличении внешнего давления создается градиент диффузии газа в жидкость до тех пор, пока внешнее давление и давление данного газа в жидкости не уравняются, т. е. до насыщения. При понижении внешнего давления жидкость перенасыщается газом, и тот выходит наружу.
Молекулы воды прочно связаны между собой, и эти связи трудно разорвать. Даже падение внешнего давления на 200 атм. не вызывает появления газовых пузырей в чистой воде. Так почему же они фонтаном бьют из открытой бутылки шампанского, а кровь подводника, стремительно поднимающегося с глубины 40 м, "закипает"? Значит, не только перенасыщение жидкости газом вызывает спонтанное образование его пузырей. Тогда что же? За примером обратимся к такому хорошо знакомому явлению, как дождь. Все мы знаем, что дождевые капли образуются при охлаждении из водяного пара в тучах и облаках. В сердцевине каждой капли находится пылинка, вокруг которой и произошла конденсация пара. Пылевые частицы в этом случае играют роль этаких дождевых семян.
Посторонние частицы, взвешенные в воде, разрывают связи между молекулами воды и служат "семенами" газовых пузырей. Такой же эффект производит и движение. Например, если оставить банку с газированной водой в покое, пузыри вскоре исчезнут, и вода успокоится. Если встряхнуть и повертеть ее, то многочисленные пузыри вихрем закружатся в воде. С течением времени газовая " метель" в банке притихнет, и вода придет в прежнее состояние покоя. Бросим туда щепотку соли или сахара — появится новая гирлянда пузырей, аккумулированных вокруг "семян". Значит, не весь газ вышел из жидкости? Значит, определенные факторы способны вызывать все новые и новые "взрывы" растворенного газа?
Три фактора вызывают образование газовых пузырей в жидкости:
перенасыщение жидкости газом; o присутствие в жидкости взвешенных частиц; o движение жидкости.
Но и это еще не все! Вернемся к банке с газировкой и поставим туда... обычную свечку. Мы увидим, как ее парафиновая поверхность быстро покрывается пузырьками. Это происходит потому, что образование газовых пузырей на гидрофобной поверхности требует значительно меньше энергии, чем на хорошо смачиваемой. Если в жидкости присутствует тело с гидрофобной поверхностью, пузыри аккумулируются на ней и служат постоянным источником вскипания при возникновении какого-либо движения жидкости. Итак, к вышеперечисленным добавляем еще один фактор:
O присутствие в жидкости тела с гидрофобной поверхностью. Каким же образом эти четыре фактора определяют процесс вскипания газа в человеческой крови при подъеме на поверхность?
