 |
 |
 |
|
|
|
|
|
|
 |
 |
 |
あるガスが液体と接触すると、ガス分子の液体方向への移動とその逆が起こります。
このことは、例をあげれば、ミネラルウォーターや炭酸飲料を生産する時に用いられる原理です。
実際の例を考えてみましょう：
ある液体をフタのない容器に入れます。あるガス、この場合空気ですが、それが表面に作用します。最初は平衡状態があります。というのも、ガスの圧力は液体内の圧力とバランスを保っていて、入っているガスの分子は自由な状態のガス圧力に等しいからです。このガスを液体表面で加圧すると、その圧力は増加します。
こうして、液体内の圧力と比較すると差が生じ、これによってガス分子が液体方向に移動することになります。この現象は、最後に新しい平衡状態に達するまで続きます。
この現象をコップの水に砂糖を入れてかき回すのに例えることができるかもしれません：砂糖は水に溶けますが、これはガスが液体中に拡散するのに似ています。
しかし、もし圧力を一定に保つと、この現象は自然に安定し、ガスの液体方向への移動が妨げられているように見えます。 |
では、何が起きているのでしょうかまったく同じことが、砂糖を加え続けると起こります：ある時点で、砂糖はもはや溶けなくなり、固体のままで残ります。水は砂糖で飽和されたのです。これは考えている液体がガスで飽和されるのと同じです。
ガスの溶液と砂糖での例の唯一違うのは、溶け込むガスの量が一定ではないという点です；これは圧力によって違うのです。圧力が高ければ、より大量のガスが溶け込みます。またその逆も成り立ちます。
液体へのガスの拡散現象はダイバーに影響します。実際、人体を構成している組織は主として水からできています。
水面では、身体組織は環境圧と平衡状態になっています。科学用語でいえば、組織張力すなわち溶解ガスは大気圧に等しいといいます。
ダイビングで潜降すると、環境圧は10m毎に1気圧づつ増加しますが、組織張力は周囲より低くなり、ヘンリーの法則に従って、組織はガスを吸収します。
（注：ヘンリーの法則とは、「一体の溶媒に溶ける気体の質量は圧力に比例し、体積は圧力に関係なく一定。気体が溶媒に溶解する量はその気体の分圧に比例する」をいう）
勾配この吸収は、環境圧と組織内のガス圧力の差が増加すると同じように増加します。
この差のことを勾配と呼びます。
しかしながら、この現象は逆にも働きます：外部の圧力が減少すると、ガスは溶けた状態からガスの状態へと変化し、自らを解放します。そしてこれこそが、問題になるところなのです。
炭酸飲料のビンを開けることを考えてみましょう：圧力が急激に低下し、液体は環境に対して過飽和である状態になります。拡散しているガスは急激に気泡になります。
しかし、ビンをゆっくり開ければ、この現象は小さくなり、気泡はより小さくて量も少なくなります。これはガスが少しずつ自らを解放するためです。
水深下に潜降すると、身体の組織はガスを吸収します。ですから、水面に戻るときにこの吸収したガスを排出しなければならないのは当然です。組織張力は環境圧より大きく、ここでもヘンリーの法則によれば、ガス分子は溶けた状態からガスの状態へと移行します。
もし急速に浮上すれば、組織張力と大気圧の勾配がより高くなり、身体はまるで炭酸飲料のビンのような状態になり、悲惨な結果を伴うことになります。
しかし、非常にゆっくり浮上すれば、ガスが問題を起こさずに自由な状態に戻るのに必要な時間を与えることができます。
RGBM Mares-Wienkeアルゴリズムは、正しい浮上速度を教えてくれると同時に、マイクロバブルの形成も考慮してくれます。
|
|
|
|
|
|
|
