深い呼吸と深いところでの呼吸(ボイル)

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こんにちは!ココモの唐土です。

ダイビングを始めると深いところへ行きたくなります…結構好きです。色々な理由で時間が限られます。今回は制限の理由になる呼吸ガスの圧力(深さ)による変化と消費の傾向についてみてみます。

プロのダイバーは、「空気消費」について熟知し、経験を積むことで、潜っていても進行状況や仲間のダイバーに合わせて即座に脳内計画がたてられると、ダイビングに余裕が生まれ、より楽しいダイビングとなるコース取りができるようになります。

タンク一本でどれくらい?

深さによる空気消費量ダイビングをされてない方にはよく聞かれる質問です。

「この酸素ボンベでどれくらい潜れるんや?」

・・・酸素[1]酸素では4~6m程潜ると酸素中毒を起こして痙攣の発作に見舞われるんでしたね。これはまた潜水生理のところで…ではなく空気です…(^-^;

  • 空気消費量はボイルの法則のとおり絶対圧力に比例します。

実際のダイビング活動では・・・同じ容量のタンクでも次のような要素で空気消費量変わります。

  1. 温度
  2. 呼吸数(運動能力や心理状態による増減あり)
  3. 肺活量
  4. 深さ
水面で充填済タンクを、水深30mの深度へ持っていくと

タンクの中の空気は・・・

  1. 4倍の密度に変化している
  2. 4分の1の体積に変化している
  3.  変化していない

[詳細]

解答 c タンク内の体積も密度は変化しない シンプルな問題ですがたまに引っかかる方があるので…

ボイルの法則での問題であることから温度差は無視しています。温度差については後のシャルルの法則のところで確認しましょう。このページの他の問題においても、記載はしてないですが温度変化は無視して解いてください。

参考に冷えるとすれば、体積と密度はこの問題のとおり変わらず、気圧が低くなります。

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海中で通常の呼吸をしているダイバーは

例えば30mではどんな空気を吸っているか

  1. 3分の1の密度
  2. 3倍の密度
  3. 4分の1の密度
  4. 4倍の密度
  5. 変化しない

[詳細]

解答 d 密度は4倍に高くなる = 肺の中の空気の圧力が高くなる(周囲圧-今回は4ata-と同じになる)

長いホースがあれば海の中で息ができる考える人が居るが、深いところ、つまり圧力の高いところではその圧力での空気でないと吸えません。肺が周りの水(水圧)で押されているからです。スノーケルの長さくらいが呼吸するのに適当な長さです。

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海中40mでダイバーが吸う・・・

スキューバタンクからの空気はどれくらいの密度でしょう

  1. 水面で吸うのと同じ
  2. 水面の3倍
  3. 水面の4倍
  4. 水面の5倍

[詳細]

解答 d 水面の5倍の密度

絶対気圧倍ということで5気圧のところでは5倍の密度です。

つまり・・・次の点に気を付けるべきだということです。

  • クリーンな空気を吸いうべき
  • 呼吸抵抗があるので・・・
    • ゆっくり吸うべき
    • 息が上がらない活動にすべき
    • 運動不足で息が上がる人は深いところへは行くべきでない
    • 緊張で息が上がる人は深いところへは行くべきでない

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ダイバーの燃費の良さって?

あるダイバーが水面で1分間に2気圧消費するとすると、他の条件は変わらないとして30mでの消費は?

  1.  2気圧/分
  2.  4気圧/分
  3.  6気圧/分
  4.  8気圧/分

[詳細]

解答 d. 8気圧/分

2気圧/分 × 4ata(30mでの絶対気圧) = 8 気圧/分

プロダイバーは現在の各ダイバーの残圧や消費率から、スタートしたダイビングのコース取りを変更する必要がある場合があります。途中での変化に対応できるようにナビゲーションテクニックも身に着けておきましょう。

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ある深さからより浅い深さへ?(気圧)

あるダイバーが次のように移動する場合、移動後の空気消費量はどれくらいか?

  • 水深20mで1分間に90㍑のエアーを消費している
  • 水深30mへ移動した場合
  • 他の条件は変わらない

[詳細]

解答 120㍑/分

2気圧/分 × 4ata(30mでの絶対気圧) = 8 気圧/分

プロダイバーは現在の各ダイバーの残圧や消費率から、スタートしたダイビングのコース取りを変更する必要がある場合があります。途中での変化に対応できるようにナビゲーションテクニックも身に着けておきましょう。

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ある深さからより深い方へ!(タンク容量)

あるダイバーが次のように移動する場合、移動後の空気消費量(単位は気圧/分)はどれくらいか?

  • 水深10mで1分間に60㍑のエアーを消費している
  • 水深30mへ移動した場合
  • 内容積12㍑タンク
  • 他の条件は変わらない

[詳細]

解答 10気圧/分

  1. (考え方)水面ではどれくらいかを基準に絶対圧力を掛けたり割ったりして求める
  2. 水面では深度下よりも空気消費量は・・・少ない[2]ボイルの法則による体積変化と同じ考え方
    • 絶対気圧を掛けるか、割るか・・・少ない = 割る
  3.  20mで 0㍑/分 ÷ 3ata[3]気圧と表現したりataと表現しるのは統一できてないのではなく、様々な単位になれてもらうことを意図しています。 = 20㍑/分(水面)
  4.  深度下では水面より空気消費量右は・・・多い[4]ボイルの法則による体積変化と同じ考え方
    • 絶対気圧を掛けるか、割るか・・・多い = 掛ける
  5. 水面で 20㍑/分 × 4ata[5]気圧と表現したりataと表現しるのは統一できてないのではなく、様々な単位になれてもらうことを意図しています。 = 120㍑/分(水深30m)
  6. 12㍑タンクでの120㍑は10気圧/分
    • (補足)10㍑タンクだった場合は12気圧/分

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まとめ

  • この問題にでてくる「条件」から、計算せず瞬時におおよそのエアー消費が分かるようになるには、練習問題に慣れることは必要条件ですが、更に引率(管理)での応用を伴った経験が必要です。
  • エアー消費を考慮しないでダイビングを行っているだけでは身につかない能力です。
  • これからプロダイバーになろうという方は、一定の経験数が必要ですが、早いうちから準備をすることで他のプロダイバーに対して、経験(時間)という直ぐに追いつくことができない能力を身につけることができます。

注釈   [ + ]

1. 酸素では4~6m程潜ると酸素中毒を起こして痙攣の発作に見舞われるんでしたね。これはまた潜水生理のところで…
2, 4. ボイルの法則による体積変化と同じ考え方
3, 5. 気圧と表現したりataと表現しるのは統一できてないのではなく、様々な単位になれてもらうことを意図しています。
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