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大气的概念
地球表面被一层厚达几千公里的空气包团者。包国地球的空气层就叫大气层。
空气是无色、无味、透明、易压缩的气体。密度为 1.2~1.3g/L.
空气可溶解于液体，人体中含有大量的水份，空气会以一定的比例溶解在人体中。
空气主要由無气、氧气、二氧化碳、灰生、水然汽及梅性气体组成。除氮气外，情性气体还包括：氨、
怎、氫、無、饭和氣，它们化学性质相当稳定，在空气中含量非常稀少。
除此之外，空气中还含有少量化
学性质活没的氢和一氧化碳等。空气中几种成份含见表 2-2。
潜水中会過到各种气体，其中主要有氧、氮、氮、然、氛、二氧化氮、一氧化碳和水然汽等八种，它
们以不同的含量存在于空气之中，
空气中几种成份含量及密度
* 2-2
气体名络
分子式
终歌面分比(%）
告度 (g/cm)
Ne
78
1.25X 10-3
氧
21
1.43x 10-3
二氧化碳
Co,
0.033
1.97 × 10-3
気
He
0.000 S
1.8×10-4
在常规潜水作业时，所使用的气体，常用的是空气，空气是一种天然的潜水混合气体。在某些潜水
作业时，也可以将空气中菜些成份的气体与氧气泥合，组成特殊的混合气体。下面介绍潜水中常见的几
种气体：
（一）氣气
氧气在空气中含量居第二位，但它是空气中对人类重要的气体。氧气在空气中约占体积 21%。无色、
无噢、无味，化学性质活泼，易与其它元素结合。氧不能燃烧，但能助燃。
我们在呼吸空气时，人体所必需的其实只有氧气，它是人类及其它生物款以生存的气体。
（二）氮气氮气是空气中含量多的气体，约占空气体积中 78%。氮气无色、无嗅、无味。它是所有生命的组成
部分。但它与氧气不同，不能支持生命，也不能助燃。氮气化学性质较稳定，在高压下易溶解于人体。
空
气中的氮对空气潜水来说，可视作氧气的稀释剂。当然氮气并非是可用做稀释氧气的 气体。在高压环
境下，呼吸含有高比例氮气的混合气体（比如空气）时因氮的分压过高，氮气会引发氮麻醉，使潛水员的
定向能力和判断能力减弱。
（三）氦气
氦气是无色、无味、无嗅的惰性气体，不能溶于水。氢气在空气中含量极少，在高压环境下不会对人
体产生氮麻醉。故在潜水中，经常用氢气和氧气按一定比例配制成氢氧混合气，用于深潜水作业。
氦与氮比较，虽有不会发生氮麻醉的优点，但其也有语言失真和散热性强等缺点。
（四）二氧化碳
当空气中二氧化碳含量较小时，它是一种无色、无嗅、无味的气体、但当二氧化碳含量较大时，它具
有酸味和臭味。二氧化碳比较重，常做泡沫灭火器中的灭火剂。
二氧化碳极易溶于水，是机体呼吸和燃烧
的产物。如果通风不良，人体排出的二氧化碳会在潜水员头盔或加压舱内积聚，当其浓度过高时，会发生
二氧化碳中毒，
（五）水蒸汽
水蒸汽是空气中所含的水，它以气态形式出现。水蒸汽在空气中的含量与温度和湿度以及气体压强等
因素有关。水蒸汽含量过大，会使潜水面窗模糊，寒冷环境下供气软管内结冰或身体寒冷。水蒸汽含量过
低，会使呼吸道干燥难受。
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水的浮力和潜水员的稳性、水的浮力
（一）浮力的概念
把一块木板放入水中，它会浮在水面，用弹餐秤称一个浸在水里的物体，其重量比在空气中称的重量
轻。这些事实说明浸在液体中的物体会受到一个向上的力。这种方向向上的托力，称为液体的浮力。
浮力是怎样产生的呢？
我们将一个正方体放入盛水的容器中，见图21设A、 B两
面平行于水面。A 面到水面的深度为h。B 面到水面的深度为 ho。
从中可以看出侧面 C和D，E和F处于同一深度，故彼此受到
的静水压力大小相等，方向相反，互相抵消。但A 面和B面则不
C
B
同，根据 2-1 式可知，B面压强大于 A面压强。即：
Pgh2> pgh,
E
设A、B面的面积分别为 s，显然B面的压力一定大于 A面
式中：D一物体受到的浮力，N
8一重力加速度，N/kg
p一液体的密度，kg/m3
V一物体排开液体的体积，
m
对于纯水，如果口的单位用KN，g取9.8Nkg，则2-3式可简化为
D=9.8V(kN)
(2-4)
（三）物体的沉浮
一块钢板放入水中会沉到水底，但是用钢板制造的船却可漂浮在水面。为什么会有这种现象呢，原来，
没在水中的物体除受到向下的重力 W外，还受到向上的浮力 D，见图2-2。物体的沉浮是由D和 W共同
作用的结果。
当 W=D时，合力DW=0，此时物体可以在液体内部任何位置平衡。我
们把物体的这种状态叫悬浮状态（也叫中性状态)。
当 D>W 时，合力 D-W>0，方向向上，物体会溧浮在水面，我们把物体
D
的这种状态叫漂浮状态（也叫正浮力状态）。
当 D-W 时，合力 W-D>0，方向向下，物体会沉到水底，我们把物体的
这种状态叫下沉状态（也叫负浮力状态)。
W
显然，在水中的物体只能处于这三种状态中的一种。我们调节D和W
的大小。可以改变物体的沉浮状态（简称为浮态)。
图 2-2 水中物体受力图
对物体的浮态进一步分析，实际上决定物体汇浮的因素是物体和液体各自的平均密度。当物体的平均
密度等于液体的密度时，星悬浮状态，当物体的平均密度小于液体的密度时，呈漂浮状态：反之，星下沉状态。
例22 欲把一个边长为 15cm 的正方体钢块(密度 p=7.8kg /cm’>从水底打捞出水，至少需多大的力？
解：钢块在水中分别受到向上的浮力 D 和向下的重力 w，打捞所需的力是它们间的合力。
D=9.8V=9.8x0.15°=0.033(kN) =33 (N)
W=gpV=9.8x78×0.15°=0.258(kN)=258(N)
W-D=258-33=225(N)
?至少需 225N 的力才能将铁块打捞出水面。
（四）潜水员的沉浮原理
潜水员在水中的沉浮和一般物体在水中单纯的沉浮有所不同。一般物体在水中的浮态完全取决于物体
所受到的浮力和自重的差值，这个差值是固定不变的，故只能处于三种浮态中的一种。
一般物体的沉浮可
以称做重力沉浮。潜水员和鱼类在水中的沉浮相类似。
我们知道鱼类在水中的沉浮，一方面通过腹内的鳔，
改变自身的排水体积，从而改变浮力和自重的差值，达到沉浮目的，这属于重力沅浮。另一方面，运用尾
和鳍的推力达到潜游和浮游的目的，这种沉浮称做动力沉浮。
潜水员在水中的汇浮，一种是重力沉浮，一种是动力沉浮。重潜水属于重力沅浮，重潜水运用了压重
物（如压铅），结合调节潜水服内的空气垫，使重力和浮力的差值可以在较大范国内任意调整，达到沉浮
目的。
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