Стр. 86 - гдз математика 4 класс учебник моро часть 1

Потребление газа под водой

Термины, обозначающие расход потребляемой дыхательной смеси:

RMV – respiratory minute volume – объем дыхания в минуту;

SAC – surface air consumption – потребление воздуха на поверхности.

Другими словами: На поверхности и под водой воздух расходуется не одинаково. И вопрос: — На сколько хватит баллона, требует долгих объяснений.

Почему же каждый дайвер обязан знать свой расход дыхательной смеси (воздуха, найтрокса или тримикса – то есть, газа)? Ответ простой.

Вы ныряете не глубоко, знаете что баллона вам хватает на 45 мин. Но вот вы взяли другой баллон, пошли поглубже, попали в декомпрессию, хотя не планировали это. А в итоге у вас всего 40 бар, и вы еще глубоко.

Что бы не попадать в такие ситуации и нужно грамотно подходить к планированию погружения.

Для того, чтобы грамотно спланировать свое погружение и избежать возникновения такой ситуации, нужно всего лишь уметь рассчитать расход своего газа.

Процесс измерения потребления газа очень прост, но требует выполнения нескольких условий во время погружения. Для начала нужно понять, что расход газа в различных условиях плавания (глубина, течения, скорость передвижения и т.п.) будет различный. К тому же, чем больше физическая нагрузка, тем больше углекислого газа (CO2), выделяется нам в легкие, и мы чаше дышим. Поэтому лучше всего произвести несколько замеров:

Спокойное плавание (дрифт по течению, медленное передвижение);
Малоактивное плавание (плавание без течения в среднем темпе);
Плавание против течения ( или быстрый темп плавания).

Во всех этих случаях нам нужно произвести замеры нашего потребления дыхательной смеси. Погружаемся на заранее спланированную глубину и, стараясь придерживаться ее как можно строже, производим записи следующих показателей – время, давление в баллоне, глубина. Для точности измерений желательно использовать ровные цифры на манометре (200, 190, 180,170) для начала каждого замера. В течении всего времени замера мы должны записывать показания приборов с интервалом 5 или 10 минут (в зависимости от условий погружения ). В результате вы получите такую табличку:

T	P	D
3	190	15.3
8	170	15.7
13	150	15.1
18	130	14.9
23	110	15.2
28	90	15

Где:T – текущее время погружения, минуты, P – давление в баллоне, бар, D – текущая глубина, метры.

Далее мы должны высчитать, сколько воздуха выраженного в барах мы потребляем за минуту.

T общ = (28-3) = 25 минут P сумм = (190-90) = 100 бар 100/25 = 4 бара/мин.

Далее нам нужно перевести это значение в литры. Зная объем нашего баллона (например, для замера мы погружались со стальным баллоном 12л) и количество истраченных бар мы можем получить значение в литрах. 4*12 = 48 литров/мин Но мы проводили наши замеры под водой, следовательно, вдыхали воздух под давлением окружающей среды. Нам нужен поверхностный расход для нашего планирования. Высчитываем среднюю глубину погружения.

Dсредн = (15,3+15,7+15,1+14,9+15,2+15,0)/6 = 15,2 м P = (15.2/10)+1 = 2.52 ата

Разделив наш расход на глубине на абсолютное давление на этой глубине, мы получим поверхностный расход воздуха в литрах.

RMV = 48/2,52 = 19,04 литра

Сделав три замера в различных условиях, мы будем иметь три разных значения, которые можно с успехом использовать для дальнейшего планирования наших погружений. Зная условия, в которых мы будем погружаться и глубину нашего погружения, нам не трудно будет посчитать на какое время нам хватит того или иного запаса газа. Зная это, мы можем более грамотно распланировать само погружение и избежать разочарований от недостигнутых целей.

Например, у нас есть баллон с воздухом объемом 12 литров и давлением в 180 бар. Общий объем воздуха в литрах 180*12 = 2160 литров. Но для планирования мы должны сразу отбросить «неприкосновенный» запас газа в 28-35 бар, который нам может понадобиться в экстренных ситуациях.

Итак (180-35)*12 = 1740 литров воздуха на погружение. Глубина предполагаемого погружения 25 метров. Погружение будет проходить в месте без течений. Точка входа и выхода в воду находятся в одном месте. Логично, что для совершения такого погружения половину от нашего свободного запаса газа мы потратим до точки разворота, а вторую на обратный путь.

Давление потребляемого воздуха будет 25/10+1 = 3,5 ата тогда: 1740/2 = 870 литров. 870/(19,04*3,5) = 12,81 мин = 12 мин (все округления производим в меньшую сторону для увеличения безопасности) Следовательно, у нас есть 12 минут на дорогу до цели погружения и ее осмотри и 12 минут на возвращение.

Физические свойства воздуха

Воздух состоит из кислорода, азота, углекислого газа, аргона и ряда других примесей. Это своеобразный резервуар, в который попадают все газообразные продукты обмена. Кислород, который содержится в воздушном пространстве, способствует выделению энергии необходимой для жизни. В процессе дыхания он поступает в клетки живого организма и используется в процессе окисления.

По своему строению воздушная среда или атмосфера с учетом удаленности от земной поверхности делится на:

тропосферу;
стратосферу;
мезосферу;
ионосферу;
экзосферу.

Гигиеническая оценка атмосферного пространства учитывает следующие его физические свойства:

температуру;
влажность;
давление воздуха;
скорость воздушных масс;
электрическое состояние;
радиоактивность;
интенсивность солнечного излучения.

Химический состав воздушного пространства определяет содержание нормальных компонентов и примесей. Механические примеси показывают содержание пыли и дыма, микроорганизмы — количество бактерий и их патогенность. Количество газообразных веществ и пылевых частиц атмосферного воздуха во многом зависят от источника их поступления, а также от степени самоочищения атмосферы. Физические показатели атмосферного воздуха прямо и косвенно влияют на живые организмы.

Единицы измерений

Единицы измерений, переводные таблицы и формулы

Units, Conversion Tables, and Formulas

Единицы измерения давления / Pressure

фунт-сила на квадратный дюйм

миллиметр ртутного столба

миллиметр водяного столба

(pounds/square inch или lbf/in²),

pound-force per square inch

Паскаль (Па, Pa) – единица измерения давления в Международной системе единиц измерения (система СИ). Единица названа в честь французского физика и математика Блеза Паскаля.

Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону (Н), равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр:

Кратные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ:

1 МПа (1 мегапаскаль) = 1000 кПа (1000 килопаскалей)

Атмосфера (физическая, техническая)

Атмосфера — внесистемная единица измерения давления, приблизительно равная атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана.

Существуют две примерно равные друг другу единицы с таким названием:

Физическая, нормальная или стандартная атмосфера (атм, atm) — в точности равна 101 325 Па или 760 миллиметрам ртутного столба.

Техническая атмосфера (ат, at, кгс/см²) — равна давлению, производимому силой 1 кгс, направленной перпендикулярно и равномерно распределённой по плоской поверхности площадью 1 см² (98 066,5 Па).

1 техническая атмосфера = 1 кгс/см² («килограмм-сила на сантиметр квадратный»). // 1 кгс = 9,80665 ньютонов (точно) ≈ 10 Н; 1 Н ≈ 0,10197162 кгс ≈ 0,1 кгс

На английском языке килограмм-сила обозначается как kgf (kilogram-force) или kp (kilopond) – килопонд, от латинского pondus, означающего вес.

Заметьте разницу: не pound (по-английски «фунт»), а pondus .

На практике приближенно принимают: 1 МПа = 10 атмосфер, 1 атмосфера = 0,1 МПа.

Бар (от греческого βάρος — тяжесть) — внесистемная единица измерения давления, примерно равная одной атмосфере. Один бар равен 105 Н/м² (или 0,1 МПа).

Соотношения между единицами давления

1 МПа = 10 бар = 10,19716 кгс/см² = 145,0377 PSI = 9,869233 (физ. атм.) =7500,7 мм рт.ст.

1 бар = 0,1 МПа = 1,019716 кгс/см² = 14,50377 PSI = 0,986923 (физ. атм.) =750,07 мм рт.ст.

1 ат (техническая атмосфера) = 1 кгс/см² (1 kp/cm², 1 kilopond/cm²) = 0,0980665 МПа = 0,98066 бар = 14,223

1 атм (физическая атмосфера) = 760 мм рт.ст.= 0,101325 МПа = 1,01325 бар = 1,0333 кгс/см²

1 мм ртутного столба = 133,32 Па =13,5951 мм водяного столба

Сколько весит литр воздуха?

Человек не замечает, что его постоянно окружает прозрачный и практически невидимый воздух. Можно ли увидеть этот неосязаемый элемент атмосферы? Наглядно, перемещение воздушных масс ежедневно транслируется на телевизионном экране – теплый или холодный фронт приносит долгожданное потепление или обильный снегопад.

Что еще мы знаем о воздухе? Наверное, то, что он жизненно необходим всем живым существам, обитающим на планете. Человек каждые сутки вдыхает и выдыхает порядка 20 кг воздуха, четвертая часть которого потребляется мозгом.

Вес воздуха можно измерять в разных физических величинах, в том числе и в литрах. Вес одного литра воздуха будет равняться 1,2930 грамм, при давлении 760 мм рт. столба и температуре, равной 0°С. Кроме привычного газообразного состояния воздух может встречаться и в жидком виде. Для перехода субстанции в данное агрегатное состояние потребуется воздействие огромного давления и очень низких температур. Астрономы предполагают, что существуют планеты, поверхность которых полностью покрыта жидким воздухом.

Источниками кислорода, необходимого для существования человека, являются леса Амазонии, которые продуцируют до 20% этого важного элемента на всей планете.

Леса – это действительно «зеленые» легкие планеты, без которых существование человека попросту невозможно. Поэтому живые комнатные растения в квартире являются не просто предметом интерьера, они очищают воздух в помещении, загрязнение которого в десятки раз выше, чем на улице.

Чистый воздух давно стал дефицитом в мегаполисах, загрязненность атмосферы настолько велика, что люди готовы покупать чистый воздух. Впервые «продавцы воздуха» появились в Японии. Они производили и продавали чистый воздух в консервных банках и любой житель Токио мог на ужин открыть баночку чистейшего воздуха, и насладиться его свежайшим ароматом.

Чистота воздуха оказывает значительное влияние не только на здоровье человека, но и животных. В загрязненных районах экваториальных вод, возле населенных людьми мест десятками гибнут дельфины. Причиной смерти млекопитающих является загрязненная атмосфера, на вскрытии животных легкие дельфинов напоминают легкие шахтеров, забитые угольной пылью. Очень чувствительны к загрязнению воздуха и обитатели Антарктиды – пингвины, если воздух содержит большое количество вредных примесей, они начинают тяжело и прерывисто дышать.

Для человека чистота воздуха так же очень важна, поэтому после работы в офисе врачи рекомендуют совершать ежедневные часовые прогулки в парке, лесу, за городом. После такой «воздушной» терапии, жизненные силы организма восстанавливаются и значительно улучшается самочувствие. Рецепт этого бесплатного и эффективного лекарства известен с давних времен, многие ученые, правители считали обязательным ритуалом ежедневные прогулки на свежем воздухе.

Для современного городского жителя лечение воздухом очень актуальна: небольшая порция живительного воздуха, вес которой равен 1-2 кг, является панацеей от многих современных недугов!

Сколько весит куб воздуха?

При температуре, равной 0° по Цельсию вес 1м3 воздуха составляет 1,29 кг. То есть, если в комнате мысленно выделить пространство высотой, шириной и длиной, равными 1м, то в этом воздушном кубе будет находиться именно это количество воздуха.

Если воздух имеет вес и вес, достаточно ощутимый, почему человек не чувствует тяжести? Такое физическое явление, как атмосферное давление, подразумевает, что на каждого жителя планеты давит воздушный столб весом 250 кг. Площадь ладони взрослого человека, в среднем, равна 77 см2. То есть, в соответствии с физическим законами, каждый из нас держит на ладони 77 кг воздуха! Это равноценно тому, что мы постоянно носим в каждой руке по 5 пудовых гирь. В реальной жизни это не под силу даже тяжелоатлету, однако, с такой нагрузкой каждый из нас справляется легко, потому что атмосферное давление давит с двух сторон, как снаружи человеческого организма, так и изнутри, то есть разница в конечном итоге равна нулю.

Свойства воздуха таковы, что он по-разному действует на организм человека. Высоко в горах, из-за недостатка кислорода у людей возникают зрительные галлюцинации, а на большой глубине, соединение кислорода и азота в особую смесь – «веселящий газ» может создавать чувство эйфории и ощущение невесомости.

Зная эти физические величины можно рассчитать массу атмосферы Земли – то количество воздуха, которое удерживается в околоземном пространстве силами тяготения. Верхняя граница атмосферы заканчивается на высоте 118 км, то есть, зная вес м3 воздуха, можно поделить всю заемную поверхность на воздушные столбы, с основанием 1х1м и сложить полученную массу таких колонн. В конечном итоге, она будет равна 5,3*10 в пятнадцатой степени тонн. Вес воздушной брони планеты достаточно велик, но и он составляет лишь одну миллионную долю от общей массы земного шара. Атмосфера Земли служит своеобразным буфером, сохраняющим Землю от неприятных космических сюрпризов. От одних только солнечных бурь, которые достигают поверхности планеты, атмосфера теряет в год до 100 тысячи тонн от своей массы! Такой невидимый и надежный щит – воздух.

Расчет допустимого времени работы спасателя в аппарате сжатого воздуха

Расчет по времени ведет постовой на посту безопасности. Зафиксировав минимальное давление в отделении он отмечает по часам фактическое время входа.

Формула допустимого времени работы отделения в непригодной для дыхания среде рассчитывается по следующей формуле:

Tобщ=((Pбал — Pрез)* Nбал * Vбал)/Qвоз

Tобщ — общее время работы в аппарате (вход + работа + выход).
Pбал — давление в баллоне в атмосферах.
Pрез — давление резерва (50 атмосфер).
Nбал — количество баллонов в аппарате.
Vбал — объем баллона в литрах.
Qвоз — расход воздуха в минутах. *

Расход воздуха Qвоз принимается при расчете — 40 литров в минуту. Этот показатель на самом деле очень индивидуальный, который зависит от физической подготовки спасателя и его психоэмоционального состояния.

В заключении мы этот показатель сравним с экспериментальным при условно средней нагрузке спасателя в тренажерном зале.

В качестве исходных данных возьмем аппарат сжатого воздуха Drager с одним баллонов объемом 7 литров. Резерв 50 атмосфер. Давление в баллоне составляет 280 атмосфер.

Рассчитаем общее время работы в аппарате, включая время входа, работы и выхода.

Тобщ= ((280 -50) * 1 * 7)/40 = 40,25 минут.

Округляем всегда в меньшую сторону, оставляя тем самым больший запас. Итого получаем 40 минут общего времени.

Далее считается сразу на посту безопасности максимальное время, которое может быть использовано на вход.

Для этого мы общее время делим на три.

Твх.макс. = Tобщ / 3

Считаем максимальное время на вход на нашего случая с общим временем 40 минут.

Tвх.макс. = 40 / 3 = 13 (округляем в меньшую сторону)

Для того, чтобы понять почему мы делим на три, изобразим ситуацию на графике, где изображен участок времени пути на вход и на выход, равных двойному входу. Таким образом, получаем три равных участка. При этом стоит понимать, что на работу времени не остается! То есть это максимальное время, которое может потратить спасатель на вход (выход), без остатка на работу.

Узнав максимальное время на вход, постовой по радиостанции получает информацию о фактическом потраченном времени на вход отделением.

Важно. При достижении максимального времени пути, постовой обязан сообщить отделению об окончании времени разведки и необходимости возврата назад.. Итак, отделению удалось достигнуть места аварии или расположения пострадавшего за 5 минут

Обозначим его как Tфакт. Как постовому узнать сколько времени у отделения на работу?

Итак, отделению удалось достигнуть места аварии или расположения пострадавшего за 5 минут. Обозначим его как Tфакт. Как постовому узнать сколько времени у отделения на работу?

Tраб=Тобщ-3*Tфакт

Траб=25 мин.

Для визуального восприятия изобразим на графике.

На нем мы видим величину в 8 минут, то есть тот остаток, который остался сэкономленным при фактическом времени захода за 5 минут от максимального допустимого времени 13 минут. Далее логика простая. На входе эта сэкономленная часть одна, на выходе соответственно две. Этот остаток весь переходит в работу, который при использовании спасателем всего времени на вход равен нулю. Умножаем остаток на три. Получаем 24 минуты. Разброс в 1 минуту получился в результате изначальных округлений.

Физические свойства атмосферы

Атмосфера – это слой газов, окружающий нашу планету Земля, и обеспечивающий ее жизнеобеспечение. В атмосфере находится воздух – смесь газов, которая играет огромную роль в поддержании климата, создании условий для жизни и защите от вредного воздействия космического пространства.

Одно из основных свойств атмосферы – ее объем. Объем атмосферы – это пространство, занимаемое всеми газами вокруг Земли. Он огромен и простирается на многие километры над поверхностью планеты. При этом, атмосфера не имеет строго определенных границ, и ее плотность снижается с каждым километром вверху. Благодаря своему объему, атмосфера выполняет важные функции, такие как защита от метеоритов и разрушительных солнечных излучений.

Еще одним физическим свойством атмосферы является ее состав. Она состоит в основном из азота (около 78%) и кислорода (около 21%), а также содержит небольшие примеси других газов, таких как аргон, углекислый газ и водяной пар. Компоненты атмосферы влияют на ее плотность, температуру, давление и другие физические параметры, которые определяют климатические условия и среду обитания на Земле.

Однако, важно отметить, что атмосфера – это не только газы, но и воздушные массы, движущиеся по планете. Сама атмосфера разделена на несколько слоев: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу

Каждый из этих слоев имеет свои особенности, воздушное движение и температурные режимы. Взаимодействие этих слоев создает атмосферную циркуляцию и определяет погоду и климат на Земле.

Непрозрачность

В солнечной радиации (или солнечный свет ) соответствует энергии , получаемой Земля Солнца . Земля также повторно излучает излучение обратно в космос, но на более длинных волнах, невидимых человеческому глазу. В зависимости от условий атмосфера может препятствовать проникновению или выходу излучения из атмосферы. Среди наиболее важных примеров этих эффектов — облака и парниковый эффект .

Распространение волн

Когда свет проходит через атмосферу, фотоны взаимодействуют с ней посредством рассеяния волн. Если свет не взаимодействует с атмосферой, это прямое излучение, и это соответствует прямому взгляду на солнце. Непрямое излучение относится свет , который рассеивается в атмосфере. Например, в пасмурный день, когда тени не видны, нет прямого излучения для их проецирования, свет был рассеянным. Другой пример, из-за явления, называемого рэлеевским рассеянием , более короткие волны (синий цвет) рассеиваются легче, чем более длинные волны (красный цвет). Вот почему небо выглядит голубым, потому что синий свет рассеивается. Это также причина того, что закаты красные. Поскольку солнце находится близко к горизонту, солнечные лучи проходят больше атмосферы, чем обычно, прежде чем достигают глаза; поэтому весь синий свет рассеивается, оставляя только красный на заходящем солнце.

Щелкните миниатюру для увеличения.

Оптическое поглощение

Процент атмосферного поглощения Земли (или непрозрачности) на различных длинах волн и электромагнитного излучения, включая видимый свет .

Оптическое поглощение является еще одним важным свойством атмосферы. Разные молекулы поглощают разные длины волн излучения. Например, O ₂ и O ₃ поглощают почти все длины волн ниже 300 нанометров . Вода (H ₂ O) поглощает большинство длин волн выше 700 нм , но это зависит от количества водяного пара в атмосфере. Когда молекула поглощает фотон, она увеличивает свою энергию.

Когда спектры поглощения газов атмосферы объединяются, остаются «окна» низкой непрозрачности , позволяющие проходить определенным световым полосам. Диапазон оптического окна составляет примерно от 300 нм ( ультрафиолет -C) до длин волн, которые могут видеть люди, видимого света (обычно известного как свет ) примерно 400–700 нм и до инфракрасного излучения примерно 1100 нм . Есть также атмосферные окна и радиоприемники , которые передают определенную инфракрасную и радио волны на более длинных волнах. Например, радиоокно охватывает диапазон длин волн от одного сантиметра до одиннадцати метров. График выше представляет 1-T (выраженный в%) (где T — коэффициент пропускания ).

Программа

Эмиссия противоположна поглощению, когда объект излучает излучение. Объекты, как правило, излучают определенное количество волн в соответствии с кривыми излучения своего « черного тела », поэтому более горячие объекты, как правило, излучают больше излучения на более коротких волнах. Холодные объекты излучают меньше излучения на более длинных волнах. Например, Солнце имеет температуру примерно 6000 К ( 5730 ° C ), его пики излучения приближаются к 500 нм и видны человеческому глазу. Земля имеет температуру около 290 К ( 17 ° C ), поэтому пики ее излучения приближаются к 10 000 нм (10 мкм ), что слишком долго для восприятия человеческим глазом.

Из-за своей температуры атмосфера излучает инфракрасное излучение. Например, ночью, когда небо чистое, поверхность Земли охлаждается быстрее, чем ночью, когда небо затянуто облаками. Это потому, что облака (H ₂ O) являются важными поглотителями и излучателями инфракрасного излучения.

Парниковый эффект непосредственно связан с поглощением и испусканием. Некоторые химические вещества в атмосфере поглощают и излучают инфракрасное излучение, но не взаимодействуют с видимым светом. Типичными примерами этих компонентов являются CO _2.и H ₂ O) . Если этих парниковых газов слишком много , солнечный свет нагревает поверхность Земли, но эти газы блокируют инфракрасное излучение, когда оно возвращается в космос. Этот дисбаланс вызывает нагрев Земли, что приводит к изменению климата .