氣體膨脹

bloating

氣體膨脹是由氣體的壓力而驅(qū)動的，微觀上氣體的溫度即分子之間碰撞速度在宏觀上表現(xiàn)為氣體的壓力。與氣體的溫度有直接關(guān)系，氣體能以多大速度膨脹要看他的溫度。溫度越高，分子飛行速度越快，宏觀上氣體壓力壓力越大。所以氣體膨脹速度取決于溫度高低。氣體膨脹的過程所處的環(huán)境（或者稱為體系）直接影響溫度的變化。因為在膨脹的過程中氣體可能對環(huán)境吸收或釋放熱量，來影響溫度變化，要討論這個問題首先要確定膨脹過程所處的環(huán)境。其溫度可能升高，可能下降，也可能不變。這個與壓強無關(guān)。（PV=nRT，理想氣體狀態(tài)方程里面壓強雖然和溫度相關(guān)聯(lián)，但是不是直接關(guān)聯(lián)。因為P也是結(jié)果而不是原因。不是P的變化引起T的變化）

分子

熱量

環(huán)境

理想氣體

利用二氧化碳相變的特性：二氧化碳?xì)怏w在一定的高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，通過高壓泵將液態(tài)的二氧化碳壓縮至圓柱體容器（膨脹管）內(nèi)。當(dāng)微電流通過電點火頭時，引起發(fā)熱藥劑產(chǎn)生高溫，瞬間將液態(tài)二氧化碳?xì)饣?，急劇膨脹產(chǎn)生高壓沖擊波致泄能器打開，產(chǎn)生300MPA以上的膨脹壓力，瞬間釋放高壓氣體致巖石斷裂和松動。由于是低溫下運行，與周圍環(huán)境的液體、氣體不相融合，不產(chǎn)生任何有害氣體，不產(chǎn)生電弧和電火花，不受高溫、高熱、高濕、高寒影響。在井下致裂時對瓦斯具有稀釋作用，無震蕩，無粉塵。二氧化碳屬于惰性非易燃易爆氣體，致裂過程是氣體膨脹的過程，物理做功而非化學(xué)反應(yīng)。

Boyle定律指出,一定質(zhì)量氣體的容積變化與絕對壓力呈反比；例如在水平面的1L空氣(1atmabs)在10m深(2atmabs)時被壓縮到1/2L.在下潛過程中,人體空氣腔隙內(nèi)的壓力必須與這種壓縮取得代償性的平衡.由潛水防護(hù)帽或水下呼吸調(diào)節(jié)器控制的呼吸可代償呼吸系統(tǒng)的氣體壓縮.

氣體密度隨絕對大氣壓成比例地增加,但在深水處配備水下呼吸器的潛水員的呼吸率和潮氣量與在水面類似工作時十分接近.因此在深水中潛水員每分鐘呼吸的氣體分子數(shù)量與壓力成正比地增加,例如在2atmabs時呼吸氣體分子的數(shù)量是水面的2倍.因此潛水員空氣供應(yīng)的時間相應(yīng)地減少,在深水處的呼吸困難加重,因為潛水員的氣道和呼吸器內(nèi)的氣流阻力增加.這種變化使?jié)撍畣T的呼吸力度加強,呼吸耗竭和全身乏力.即使在理想條件下,也可給潛水帶來嚴(yán)重的問題.

上升過程中肺部氣體的膨脹可能引起威脅生命的并發(fā)癥.若潛水員在深水處即使吸入一次呼吸的空氣或其他氣體,而在上升過程中沒有讓其大量地逸出,則膨脹的氣體可導(dǎo)致肺的過度膨脹.可能的后果包括氣胸,縱隔或皮下氣腫,動脈氣體(空氣)栓塞；氣體栓塞是十分緊急的,是配備水下呼吸器的潛水員死亡的主要原因 。2100433B