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水的浮力和潜水员的稳性、水的浮力 （一）浮力的概念 把一块木板放入水中，它会浮在水面，用弹餐秤称一个浸在水里的物体，其重量比在空气中称的重量 轻。这些事实说明浸在液体中的物体会受到一个向上的力。这种方向向上的托力，称为液体的浮力。 浮力是怎样产生的呢？ 我们将一个正方体放入盛水的容器中，见图21设A、 B两 面平行于水面。A 面到水面的深度为h。B 面到水面的深度为 ho。 从中可以看出侧面 C和D，E和F处于同一深度，故彼此受到 的静水压力大小相等，方向相反，互相抵消。但A 面和B面则不 C B 同，根据 2-1 式可知，B面压强大于 A面压强。即： Pgh2> pgh, E 设A、B面的面积分别为 s，显然B面的压力一定大于 A面 式中：D一物体受到的浮力，N 8一重力加速度，N/kg p一液体的密度，kg/m3 V一物体排开液体的体积， m 对于纯水，如果口的单位用KN，g取9.8Nkg，则2-3式可简化为 D=9.8V(kN) (2-4) （三）物体的沉浮 一块钢板放入水中会沉到水底，但是用钢板制造的船却可漂浮在水面。为什么会有这种现象呢，原来， 没在水中的物体除受到向下的重力 W外，还受到向上的浮力 D，见图2-2。物体的沉浮是由D和 W共同 作用的结果。 当 W=D时，合力DW=0，此时物体可以在液体内部任何位置平衡。我 们把物体的这种状态叫悬浮状态（也叫中性状态)。 当 D>W 时，合力 D-W>0，方向向上，物体会溧浮在水面，我们把物体 D 的这种状态叫漂浮状态（也叫正浮力状态）。 当 D-W 时，合力 W-D>0，方向向下，物体会沉到水底，我们把物体的 这种状态叫下沉状态（也叫负浮力状态)。 W 显然，在水中的物体只能处于这三种状态中的一种。我们调节D和W 的大小。可以改变物体的沉浮状态（简称为浮态)。 图 2-2 水中物体受力图 对物体的浮态进一步分析，实际上决定物体汇浮的因素是物体和液体各自的平均密度。当物体的平均 密度等于液体的密度时，星悬浮状态，当物体的平均密度小于液体的密度时，呈漂浮状态：反之，星下沉状态。 例22 欲把一个边长为 15cm 的正方体钢块(密度 p=7.8kg /cm’>从水底打捞出水，至少需多大的力？ 解：钢块在水中分别受到向上的浮力 D 和向下的重力 w，打捞所需的力是它们间的合力。 D=9.8V=9.8x0.15°=0.033(kN) =33 (N) W=gpV=9.8x78×0.15°=0.258(kN)=258(N) W-D=258-33=225(N) ?至少需 225N 的力才能将铁块打捞出水面。 （四）潜水员的沉浮原理 潜水员在水中的沉浮和一般物体在水中单纯的沉浮有所不同。一般物体在水中的浮态完全取决于物体 所受到的浮力和自重的差值，这个差值是固定不变的，故只能处于三种浮态中的一种。 一般物体的沉浮可 以称做重力沉浮。潜水员和鱼类在水中的沉浮相类似。 我们知道鱼类在水中的沉浮，一方面通过腹内的鳔， 改变自身的排水体积，从而改变浮力和自重的差值，达到沉浮目的，这属于重力沅浮。另一方面，运用尾 和鳍的推力达到潜游和浮游的目的，这种沉浮称做动力沉浮。 潜水员在水中的汇浮，一种是重力沉浮，一种是动力沉浮。重潜水属于重力沅浮，重潜水运用了压重 物（如压铅），结合调节潜水服内的空气垫，使重力和浮力的差值可以在较大范国内任意调整，达到沉浮 目的。

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。