ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ
МЕХАНИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ под
ВОДОЙ
<<---
--->>
ВИДИМОСТЬ в
ВОДЕ
Вода обладает особыми
теплофизическими свойствами, которые значительно отличаются от
теплофизических свойств воздуха. Так, например, теплопроводность воды
больше в 25 раз, а теплоемкость — в 4 раза. Удельная теплоемкость воды С
= 1 ккал/кг • град при температуре + 15 *С. Теплоемкость воды медленно и
незначительно уменьшается от 1,0074 до 0,9980 с повышением температуры
от 0 до +40 °С, а у всех других веществ с ростом температуры
теплоемкость увеличивается. Она также незначительно снижается с ростом
давления (с увеличением глубины). Вода может поглощать большое
количество теплоты, сравнительно мало нагреваясь при этом. Около 30 %
энергии Солнца отражается атмосферой и уходит в мировое пространство,
около 45 % поглощается атмосферой и лишь около 25 % солнечной энергии
достигает поверхности океана. Часть ее (810 %) отражается, а остальная
часть поглощается. Из всей поглощенной энергии солнечного тепла до 94 %
поглощает поверхностный слой воды толщиной 1 см. Более низкие слои воды
нагреваются за счет естественной конвекции (связанной с неоднородностью
среды по температуре и плотности) и вынужденной конвекции (перемешивания
течениями, ветровым волнением и приливами). В результате поглощения и
конвекции 60 % солнечной энергии остается в верхнем метровом слое воды,
а в 10-метровом слое — более 80 %. На глубину 100 м при отсутствии
интенсивного перемешивания обычно проникает не более 0,5—1 % солнечной
энергии.
Температура воды в верхних слоях водоемов зависит от климатических
условий и может находиться в пределах от -2 до +30 °С. Только 8 %
поверхностных вод океана теплее +10 °С, а более половины вод холоднее
2,3 °С. Морская вода с соленостью 35 %о замерзает при температуре -1,9
°С. Суточные изменения температуры воды зависят от характера облачности
и обычно находятся в пределах 0,5—2,0 °С. В основном эти изменения
касаются лишь тонкого поверхностного слоя воды, и уже на глубинах 10—20
м суточные колебания температуры практически равны нулю. Максимум
температуры наблюдается около 15 ч, минимум — в интервале от 4 до 7 ч.
Годовые колебания температуры в океане не столь велики, как на суше.
Если на суше они достигают 150 °С, то в океане редко превышают 38 °С.
Резче всего годовая разница температур выражена в средних широтах, где
она между августом и февралем может превышать 10 °С. На больших глубинах
в средних и северных широтах температура постоянно сохраняется в
диапазоне от +2 до +4 °С в зависимости от солености воды.
Охлаждающее действие воды является одним из важнейших факторов,
ограничивающих пребывание человека в водной среде. Она в
значительной мере снижает производительность водолазного труда, а также
является основной причиной гибели людей, оказавшихся в воде в результате
кораблекрушения. Тепловой баланс организма раздетого человека в воде
может поддерживаться на стабильном уровне только при условии равенства
температур воды и тела, что невозможно в средних широтах. Большие
теплопотери в воде объясняются ее высокими теплопроводностью и
теплоемкостью. Когда обнаженный или недостаточно одетый человек погружен
в холодную воду, у него появляется определенная последовательность
симптомов. Вначале холодная вода вызывает снижение температуры кожи, что
ведет к сужению сосудов поверхности тела. Это, в свою очередь, ускоряет
снижение температуры кожи, так как прекращается приток тепла из
подлежащих тканей. Вызванная холодом вазоконстрикция обеспечивает
выраженное термическое сопротивление, или теплоизоляцию, в поверхностных
тканях тела. Это сопротивление зависит от скорости кровотока в коже.
Последовательное течение этих реакций заканчивается, когда температура
кожи становится равной температуре воды. Тепло из нагретых глубжележащих
тканей продолжает поступать путем прямой кондукции к поверхности. При
нахождении под водой человека без гидрозащитной одежды основным способом
теплоотдачи является теплопроведение, причем значительной потере тепла
способствуют подвижность воды и передвижение самого водолаза. Человек
нагревает своим телом все новые и новые слои воды, что приводит к более
быстрой, чем на воздухе, потере тепла. При значительном превышении
теплопотерь над теплопродукцией у человека, находящегося в холодной
воде, быстро снижается температура тела и развиваются симптомы
переохлаждения, переходящие от функциональных к патологическим.
При использовании гидрозащитной и теплозащитной одежды водолаза
теплопотери организма происходят в основном не путем проведения, как при
непосредственном соприкосновении с ней, а в основном путем
теплоизлучения на охлаждающую внутреннюю поверхность скафандра
(отрицательная тепловая радиация), которое в 4 раза превышает
теплоотдачу проведением.
С точки зрения уменьшения теплопотерь у водолазов предпочтение следует
отдавать вентилируемому снаряжению. Воздушная подушка скафандра, являясь
хорошим теплоизолятором, уменьшает теплоотдачу и при той же температуре
воды сохраняет температуру тела на более высоком уровне, чем
гидрокомбинезон или гидрокостюм, в которых имеется лишь незначительная
воздушная прослойка. В гидрокомбинезоне (гидрокостюме) охлаждаются
голова и область шеи, а при дыхании в аппарате усиливаются теплопотери с
дыхательных путей. Особенно чувствительны к холоду у водолазов
дистальные отделы ног. При обычном вертикальном положении водолаза под
водой замерзание начинается с пальцев ног, что в значительной степени
объясняется обжатием водой нижних конечностей. В последующем водолазы
обычно предъявляют жалобы на замерзание рук, спины и поясницы. Менее
чувствительны к холоду лицо, грудь, живот и ладони.