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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。

人类生活在覆盖着大气层的地球表面，而潜水员则工作于水下高压环境。水下环境对人类来说是陌生 的，充满危险和挑战的场所，潜水员要想地工作，就必须了解水下环境的特点并拳握诚轻环境影响所 必需的技术， 物质和能量的性质和相互关系，构成了研究潜水物理的基础。潜水物理主要研究气体和水的物理性质， 热、光及声在水下传播的性质等。 — 、物质 科学家己发现了构成物质世界的 112 种单一的物质或元素。元素是表现一定物理和化学特性的物质的 简单形式，而且用化学方法不能分解成更基本的其它形式。所有的元素都具有与其它任何元索不同的特 性。 元素由原子组成。原子是具有元素特性的物质的小微粒。各种元素的结合形成了人类目前己知的四 百多万种物质。原子互相结合构成分子，其特性通常不同于组成分子的任何原子。例如：两个氧原子和- 个碳原子结合形成二氧化碳，而一个氧原子和一个碳原子结合则形成一氧化碳， 二氧化碳和一氧化碳是两 种具有不同性质的物质。某些原子很活泼，并很容易与接近的几乎所有物质结合。但是另一些原子则是惰 性的，不能和其它物质自然结合。例如氢气是一种潜水中常用的情性气体，其情性使得自己的原子间都不 能结合，故它的分子只有一个叙原子。 通过原子结合而形成的任何元素或物质，都以固体、液体和气体这三种自然形式（物态）之一存在。 具有一定的形状、重量和体积的物体叫固体。具有一定的体积和重量，但没有固定形状的物体叫液体。具 有一定的重量并占据空间，但没有固定的体积和形状的物体叫气体，气体和液体同属于流体。 一种物质呈何种物态，取决于温度和压力。物质是由分子组成，而分子是时刻在运动之中的。固态物 质其分子严格按基本的固定形式排列。此时其分子运动是围绕平衡位置的稳恒振动。当温度升高时，分子 运动加快，分子互相摆脱并做不规则运动。这样固体就溶化成液体。当温度进一步升高，分子运动速度格 更快，这时部分分子自发地离开液体表面变成气体，如果温度到达物质的沸点，液体就很快转变成气体。 降低温度会使上述变化逆转。当气体分子冷却时，其运动速度减慢，动能减小，气体逐渐凝结成液体。温 度进一步降低到液体的冰点时，将再次交成固体。 二、能量 功和能的概念是密切相关的。它们构成了物理世界的第二要素。对某物体施加一个力，这个物体在力 的方向上移动了一段距离，我们把力和位移的乘积叫做这个力对物体所做的功。单位时间所做的功则叫功 率。 能量是指做功的能力。能量守恒定律指出：自然界的能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形式 转换成另一种形式。能量有六种基本形式，即：机械能、热能、辐射能、化学能、电能和核能。 潜水物理学中，将着重研究光（属辐射能）、声 （属机械能）和热能在水下的传播特性。 三、计量单位 物理学在很大程度上依赖于物质或能量的一种状态与另一种状态的比较标准。在潜水界，以往经常供 用公制单位和英制单位。我国颁布法定计量单位以后，英制单位和公制中的许多单位己被剔除在法定计量 单位以外。我国的法定计量单位是以国际单位为基础，适当保留个别常用的非国际单位所组成的计量单位 体系。 今后，凡是遇到计量单位的问题时，我们都应使用 法定计量单位。 为了便于学习，我们需要了解潜水中常用到的一些法定和非法定计量单位的换算关系