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水下低温对潜水员的影响.热传递的概念 物质的分子运动所产生的能量，叫热能，简称热。热与温度密切相关，但是具有相同温度的物质所含 的热能并不一定相等。所以热和温度是不同的概念。 热的单位是J。 质量为 北g 的物质，温度升高 1C度所需要的热量，叫该物质的比热。比热的单位是J/ Ckg ? C). 气体与固体和液体不同，由于它的分子间距离较大，所以吸热时，体积和压强都会明显增大。因此对 气体比热影响较大，在研究气体的比热时，必须分别从压强和体积中，取其一个为恒量，另一个为交量来 研宄。压强不变时叫等压比热，体积不变时叫等容比热。等压比热大于等容比热。例如：空气的等压比热 为 1005 J/(kg ? C)，等容比热为 712 J(kg ?C)。各种气体的比热见表2-3。 常用气体的比热 J/(kg.C) X22-3 气结名豬 等乐比＄ 1 005 eC 921 X 1 047 14 277 气 $ 234 一餐化碳 837 一氧化欢 1 047 大滋义 1 842 * * H. 19 712 670 754 10 090 3 140 628 754 1382 热能可以从一个物体传递到另一个物体上，这个过程就叫热传递。 热传递有三种方式：传导、对流和辐射。 通过物体直接接触来传递热量的方式叫传导。 通过被加热流体（气体、液体）的远动来传递热量的方式叫对流。 通过电磁波传递热量的方式叫热辐射。 物质的热传导性能通常用导热系数来装示。 导热系数小，则热传导性能差，保温性能好：导热系数大 则热传导性能好，保温性能差。气体的导热系数见花 2-4。 勞用气答的导热系效 裘2-4 华名務 0O时的导热系数 w/(m-C) 3: 0.022 3 M 0.023 3 * 0.022 8 匀 0.157 9 気 " 0.132 1 二氧化改 0.013 7 O5 1.02 7.12 6.23 0.61 物质的热传逆性能与其密度成正比，密度越大，单位时间内传逆的热量越多。二、水下低温对潜水员的影响 潜水员在寒冷的水中作业时，将通过传导和对流的方式散失大量的热量。由于水的导热系数比空气大 得多，故潜水员主要通过传导方式散失热量。 潜水员感到舒适的水温下限约为 21°C。低于这个温度时，潜 水员会感到寒冷，此时，仅穿游泳服的潜水员向水中的散热超过自身体内的热代偿。受冷的潜水员不可能 有效地工作，思维也会受到影响，并且易诱发减压病，严重时甚至会冻僵致死。潜水服所用材料为导热系 数低的热的不导体，穿着潜水服可保持潜水员的体温。在寒冷的水中长时间作业时常需要使用较厚的潜水 服、干式潜水服或热水服，不同水温对潜水的影响和防寒要求见图 2-4。 图2-4 不同水温对潜水的彩响和防寒要求图 因为气体的热传递性能与它的密度成正比，所以随者水深的增加，水压力增大，通过气体绝热屏障的 散热和通过呼吸向四周环境的敢热会明显增加，如果呼吸的是高导热系数的氢氧混合气（导热系数为空气 的 6倍），散热将更多。 呼吸氦氧混合气时，在0.IMPa 时，仅呼吸散热一项就占身体产热量的 10%，,0.7MPa 时，增加至 28%，2.1MPa 时，达到 50%。同时随着水深的增加，水压力将潜水服压缩，潜水服密度变大, 其绝热保暖功能大幅下降。例如一件普通的湿式潜水服在 50m 水深时，其绝热保温能力仅相当手 10m 水 深时的 40%。在上达情况下，仅依靠普通潜水服不能保持体温，必领向身体表面和呼吸气体补充一定的热 量，比如可以穿着热水服和对呼吸气体加热等。

水的阻力 物体在地面运动时，需不断施加动力，否则物体就会停下来，这是因为物体和地面间存在着摩擦阻力。 同样的道理，潜水员在水中运动时，也会受到水的阻力。 在水中运动的物体，所受到的与运动方向相反，阳码物体运动的力，叫做水的阻力。水的阻力消耗漕 水员的体力。凭经验我们知道，游泳时慢慢游不会很费劲，但快速游时会很累。这说明水的阻力与相对运 动速度有关，速度快时，阻力大，反之则小，当然速度和阳力间不是简单的线性正比关系。 为什么在水中运动的物体会受到阻力？ 这因为水的内部存在粘滿性。潜水员入水后，潜水服被水没湿， 港水员运动时，这部分水就和潜水员一起运动。此时，周国的水必然与这部分水相分商。由于水本身所具 有的粘湍性，潜水员运动时就要克服这种粘着力，才能使附者在潜水服上的水与周国的水相分高。潛水员 要游动就必领付出一个力来克服水的粘着力，即水的粘着阻力。 水中物体所受的阻力可用2-5 式计算： R=p vZCA (2-5) 式中：R一水的阻力 V一水流速度 C一水的摩擦系数 A一运动物体迎水面积 p一水的密度 从上式可以看出：水中运动的物体，所受到水的阻力，与水的摩擦系数（粘滞度）有关；与迎水面积 有关，迎水面积大，阻力也越大；与运动速度有关，速度越大，阻力亦随之增大。 除此之外，阻力还与物 体的形状有关。 实验证明，当相对运动速度增大到一定值时，水的阻力会急剧增大，这时又增加了一个阻力因素，即 湍流阻力。 19世纪末，英国物理学家雷诺证明液体的运动存在层流和湍流(又叫紊流〕两种流态。所谓层流指液 体质点作有秩序的线性运动，彼此互不掺混的流动状态；而充满旋涡、质点相互混掺的流动状态则称为湍 流。流速是决定流态的主要因素之一。 潜水员在静止(或流速很小）的水中慢速运动，水的流态属于层流。 而潜水员在静止水中快速游动或在急流中运动时，水的流态属于湍流，这时水的阻力随相对运动速度增加 而呈几何级增加。 综上所述，水的阻力包括粘滞阻力和湍流阻力。在相对运动速度较小时，阻力的大小主要是粘滞阻力， 在相对运动速度较大时，阻力的大小主要是湍流阻力。为了减少阻力，可以设法减小迎水面积及降低运动 速度。 二、水的阻力与潜水员的关系 我们知道，水下环境从动态意义上可分为静水环境和流水环境两种。因此潜水员在水中所受阻力也可 以分为两种情况来研究，即运动阻力和水流阻力。 1运动阻力 潜水员在静水环境中，与水做相对运动所受到的水的阳力称做运动阻力。根据 2-5 式可知，这个阻力 的大小与迎水面积的大小成正比，并随运动速度增大而增大，这时潜水员与水作相对运动时水的流态，可 视为层流，阻力较小，主要为牯滞阻力，只要运动速度不过快，一般不会产生湍流阻力。潜水员可适当减 慢运动速度，或尽量减小迎水面积，比如侧身运动等都可有效减少运动阻力。 2. 水流阻力 潜水员在流水环境，水流与潜水员相对运动所受到的阻力称做水流阻力。 如果水流速度很慢，水的流 态仍可看做层流，潜水员所受到的阻力与静水时相差不大，主要还是牯滞阻力但是水流较急时，水的流态 为湍流，水的阻力除粘滞阻力外，还会产生湍流阻力，而且湍流阻力比粘滞阻力大得多，对潜水员造成很 大的体力消耗，甚至无法进行水下作业。因此在急流的江河和潮流较大的海区作业，潜水员将受到比静水 环境大得多的水流阻力。在这种环境作业，应采取各种手段才能保证水下作业。例如，根据湖汐运动 规律，在平潮期间作业：在急流中使用挡流板等。