Henryho zákon a dekompresní nemoc

16. leden 2009 | 06.00 |

Fyzikální principy, jimiž se řídí obsah rozpuštěných plynů ve vodě, patří do nejzákladnějších znalostí každého akvaristy. Pomohou při úvahách, jak dosáhnout optimálního prostředí pro ryby i rostliny, jak se mění obsah plynů ve vodě v závislosti na procesech, které v akváriu probíhají. Stejně tak jsou důležité pro potápěče, piloty letadel či kosmonauty.

William Henry (1775 -1836) byl anglický chemik. Narodil se v Manchesteru v rodině lékárníka Thomase Henryho. V roce 1795 začal studovat lékařství na universitě v Edinburghu a v roce 1807 tuto školu úspěšně absolvoval. Kvůli špatnému zdravotnímu stavu, ale zanechal doktorské praxe a začal se plně věnovat chemii - konkrétně studiu plynů. V článku z roku 1803 psal o množství plynu rozpuštěném ve vodě při různých teplotách a tlacích. Jeho závěry jsou dnes známy jako Henryho zákon. Henryho zákon platí obecně pro rozpustnost plynů v kapalinách. Tento zákon tvrdí, že:
koncentrace rozpuštěného plynu ve vodě je přímo úměrná parciálnímu tlaku plynu nad její hladinou.
                             C= Ki .  Pi
Ci ... koncentrace nasycení vody plynem
       (udává se často v miligramech rozpuštěného plynu na litr vody (mg/l)
Ki  ... absorpční koeficient
          (rozpustnost plynu v závislosti na teplotě)[mg/l]
Pi ... parciální tlak plynu
        (je přímo úměrný objemovému procentu, v jakém je plyn obsažen ve vzduchu)
      [zlomek vyjadřující poměrné objemové zastoupení složky ve směsi]
i  je index, který vyjadřuje označení (pořadí) konkrétního plynu ve směsi plynů   
    např. vzduchu. 
  
Hodnota absorpčního koeficientu Ki závisí na teplotě vody a tlaku.

Čím je teplota vody vyšší, tím méně plynu je voda schopna převzít do roztoku. Tabulky rozpustnosti jednotlivých plynů ve vodě (absorpční koeficienty) jsou sestaveny z údajů získaných v podmínkách, kdy je chemicky čistá voda zbavená všech plynů vystavena pouze kontaktu s plynem, jehož koncentrace při dané teplotě je měřena. Znamená to, že nad hladinou vody je 100% koncentrace daného plynu (Pi = 1). Tabulky jsou obvykle sestaveny pro tzv. normální atmosférický tlak 101,3 kPa, aby bylo možné uvádět srovnatelné údaje. Samozřejmě při vyšším tlaku nad vodní hladinou se plynu rozpustí více, při nižším méně.

   Absorpční koeficient rozpustnosti konkrétního plynu ve vodě nesmíme zaměňovat s údaji o obsahu rozpuštěných plynů ve vodě za stavu, kdy nad vodní hladinou je směs plynů -např. vzduch. Zde určuje obsah rozpuštěných plynů jejich poměrné objemové zastoupení ve směsi. Znamená to například, že když koeficient rozpustnosti nějakého plynu ve vodě Ki bude 100 mg/l, objem tohoto plynu ve směsi plynů - vzduchu - bude 5% (Pi = 0,05), pak za stejné teploty a tlaku ho bude v ustáleném stavu ve vodě jen C= 5 mg/l. Ostatní "volný prostor" ve vodě zaujmou plyny tvořící zbylých 95% objemu vzduchu nad vodní hladinou.
Pro potápěče má Henryho zákon význam v souvislosti se sycením biologicky inertních plynů (při dýchání vzduchu se jedná o dusík, při použití hloubkové směsi jde o trimix či helium). Po nasycení v hloubce dochází při vynořování k poklesu okolního tlaku a tím přesycení. Při přesycení nad určitou hranici musí potápěč zpomalit výstup a dělat dekompresní zastávky, jinak by mu hrozil vznik netolerovatelného množství bublinek v tkáních a dekompresní nemoc.
Dekompresní nemoc způsobuje hlavně dusík, který se za normálních okolností rozpouští v tělních tekutinách a tkáních. Při poklesu tlaku se ve fyziologických tekutinách uvolní ve formě bublin plynu.
S dekompresní nemocí se můžeme setkat třeba v těchto případech:
– potápěč je příliš dlouho pod hladinou a absorbuje příliš mnoho dusíku do svého krevního
    oběhu.
– potápěč stoupá při vynořování příliš rychle, bez dodržení bezpečnostních přestávek.
– potápěč se vynoří se zadrženým dechem a způsobí si přetlak plic a vzduch vnikne do
   krevního oběhu.
– letadlo bez přetlakové kabiny při stoupání vzhůru nebo při selhání systému přetlakové
   kabiny v letadle. Potápěč by neměl v krátké době po vynoření letět v letadle.
– dělníci opouštějící kesony s uměle zvýšeným tlakem či horníci opouštějící doly, kde byl
   předtím zvýšen tlak pro vyčerpávání vody.
– kosmonaut opouštějící vesmírný modul a pracující ve volném prostoru, protože tlak ve
   skafandru je nižší, než tlak v modulu.
Na videu si všimněte, jak podle Henryho zákona při nárůstu tlaku plynu v tekutině také narůstá množství plynu, který se může v této tekutině rozpustit.
Dalším příkladem tohoto zákona je otevírání sodovky. Při otevřrní lahve je slyšet unikající plyn a mohou být vidět bublinky. Jde o oxid uhličitý, uvolněný z roztoku jako důsledek poklesu tlaku uvnitř lahve na atmosférický tlak.
Podobně se chová i dusík, který je za normálních podmínek rozpuštěný v lidském těle, tkáních a fyziologických tekutinách. Když je tělo vystaveno prudce sníženému tlaku, (například během výstupu při potápění s přístrojem) dusík uložený v těle se vylučuje do tělních tekutin. Pokud je dusík vylučován příliš rychle, v těle vytvořené bublinky způsobují příznaky hloubkové nemoci. Od svědění a vyrážky až k bolestem kloubů, které jsou známy jako "nemoc z dekomprese", vede až k selhání smyslových vjemů, paralýze a ke smrti.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1.75 (4x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Související články

žádné články nebyly nenalezeny

Komentáře