Gesetz von Gay-Lussac - Druck und Temperatur...

→ „Bei konstantem Volumen wächst der Druck einer gegebenen Gasmenge in gleichem Verhältnis wie die absolute Temperatur“

Füllt man eine Atemgasflasche mit 200 bar Luft bei 25°C Aussentemperatur, so erwärmt sich diese. Verwendet man genau diese Flasche unmittelbar nach dem Füllen zum Tauchen in 5°C kaltem Wasser, so wird sie, mitsamt dem Inhalt, abgekühlt und der Flaschendruck wird geringer (man vergleiche - trägt man im Winter eine leere PET-Flasche aus dem Haus, so zieht sie sich innerhalb weniger Zeit zusammen).
Man kann nun die Veränderung des Flaschendrucks berechnen, man muss aber immer beachten, bei der Berechnung die absolute Temperatur als Grundlage zu verwenden:
→ 0°C ≙ 273°K
→ 25°C ≙ 273°K +25°= 298°K

Beim Tauchen spielt für uns diese Gesetzmässigkeit allerdings keine so grosse Rolle, denn beim Einatmen erwärmt sich unsere Atemluft auf Körpertemperatur und es steht uns immer -unabhänig des Druckes im Tauchgerät- die 37°-entsprechende Luftmenge zur Verfügung.


Gesetz von Dalton - Gase und ihre Verhältnisse zueinander... (Partialdruck)

→ „Der Gesamtdruck eines Gases ist die Summe der Teildrücke seiner Bestandteile“


      Formel:

      p gesamt = p 1 + p 2 + p 3



Nach dem Gesetz von Dalton errechnen sich die verschiedenen Teildrücke (=Partialdrücke) aus dem Gesamtdruck multipliziert mit dem Anteil der einzelnen Gaskomponente.


In der Atemluft auf Meereshöhe (1 bar atm.) ergibt sich

  • ein Sauerstoffpartialdruck von 0,21 bar

  • ein Stickstoffpartialdruck von 0,78 bar

  • 0,01 bar Partialdruck sonstiger Luftbestandteile, die aufgrund ihres geringen Anteiles vernachlässigt werden können.

Rechnet man alle Partialdrücke zusammen, ergibt sich der Gesamtdruck des Gasgemisches der Atemluft.



Gesetz von Henry - Gase und ihre Löslichkeit in Flüssigkeiten... (Inertgassättigung)

→ „Bei konstanter Temperatur steht die Menge des in der Flüssigkeit gelösten Gases im Sättigungszustand in direktem Verhältnis zum Druck des über der Flüssigkeit stehenden Gases“


Beim Abtauchen (= steigendem Umgebungsdruck) wird auch der Stickstoffpartialdruck aus der Atemluft größer. Der Körper nimmt über die Atmung verstärkt Stickstoff auf, der durch den Blutkreislauf zu den Geweben transportiert wird und sättigt diese somit auf. Zudem löst sich bei geringerer Körpertemperatur mehr Stickstoff im Körper.


Wichtig ist zu beachten, dass der Körper aus verschiedenen Gewebe besteht, die ein unterschiedliches Sättigungsverhalten aufweisen:

  • schnelles Gewebe = Blut, Gehirn, Rückenmark

    → Stickstoff geht unter Druck direkt ins Plasma über

  • mittleres Gewebe = Haut, Muskelgewebe

    → gut durchblutete Partien, kann sich mit Anstrengung / Temperatureinfluss ändern

  • langsames Gewebe = Fettgewebe, Gelenke

    → speichert bis zu 5x mehr Stickstoff, ist aber schlecht durchblutet


Nimmt der Druck bei einem zu schnellen Aufstieg plötzlich ab, kann der Stickstoff aus den Körpergeweben wieder in den gasförmigen Zustand übergehen, es können sich also Gasblasen bilden.

Daher ist es so wichtig, in ausreichend langsamer Geschwindigkeit und unter Einhaltung entsprechender Deko- und Sicherheitsstopps aufzutauchen, damit gar nicht erst die Möglichkeit gegeben ist, eine Verstopfung der Kapillaren durch Stickstoffblasen hervorzurufen.


Umgebungsdruck

Der Umgebungsdruck entsteht durch das Gewicht des umgebenden Mediums, d. h. des Wassers bzw. der Luft. Da Wasser eine deutlich höhere Dichte hat als Luft, steigt der Umgebungsdruck unter Wasser mit zunehmender Tiefe stark an.

Als Faustregel kann man sich merken, dass der Wasserdruck pro 10 m Wassertiefe um 1 bar ansteigt – zzgl. des Atmosphärendruckes von 1 bar, der an der Wasseroberfläche herrscht.

Das bedeutet, dass man bei 10 m Wassertiefe einem Umgebungsdruck von 2 bar ausgesetzt ist: 1 bar Wasserdruck plus 1 bar des Atmosphärendruckes.