Номер 1, страница 156 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 43. Давление на дне морей и океанов. Исследование морских глубин. Вопросы - номер 1, страница 156.

Условие.

Решение.

Решение

Человек не может дышать непосредственно водой, так как наши легкие приспособлены для извлечения кислорода из воздуха, а не из жидкости. Концентрация растворенного кислорода в воде крайне низка по сравнению с воздухом, и легкие не способны осуществить газообмен в водной среде, что привело бы к утоплению. Поэтому для дыхания под водой человек использует различные приспособления и технологии, которые обеспечивают его пригодным для дыхания газом.

1. Снаряжение для сноркелинга (дыхательная трубка)

Это самый простой способ дышать, находясь у поверхности воды. Дыхательная трубка позволяет пловцу опустить лицо в воду для наблюдения за подводным миром и при этом дышать атмосферным воздухом с поверхности. Этот метод ограничен длиной трубки (обычно не более 40-50 см), так как на большей глубине давление воды на грудную клетку становится слишком большим и не позволяет мышцам расширить легкие для вдоха.

2. Автономный дыхательный аппарат с открытым циклом (акваланг, SCUBA)

SCUBA (Self-Contained Underwater Breathing Apparatus) — наиболее распространенный способ для любительского и технического дайвинга. Аппарат состоит из баллона со сжатым дыхательным газом (чаще всего воздухом) и регулятора (дыхательного автомата). Регулятор понижает высокое давление газа в баллоне до давления окружающей водной среды и подает его дайверу для вдоха. Выдыхаемый газ выпускается в воду, образуя пузыри. Для глубоких или продолжительных погружений могут использоваться специальные газовые смеси, такие как обогащенный кислородом воздух (Nitrox) или смеси с гелием (Trimix, Heliox), чтобы снизить риски декомпрессионной болезни, азотного наркоза и кислородного отравления.

3. Системы с подачей дыхательного газа с поверхности (шланговые аппараты)

В этом случае воздух или другая газовая смесь подается водолазу с поверхности (с судна или береговой станции) через длинный прочный шланг, соединенный с его снаряжением. Этот метод часто используется в профессиональном, коммерческом и военном дайвинге, так как обеспечивает практически неограниченный запас газа и связь с поверхностью. Основным недостатком является ограничение мобильности водолаза длиной шланга и риск его повреждения.

4. Дыхательные аппараты замкнутого и полузамкнутого цикла (ребризеры)

Ребризеры — это более сложные устройства, которые очищают и повторно используют выдыхаемый газ. В ребризере выдыхаемый углекислый газ ($CO_2$) поглощается химическим составом (скруббером), а система управления добавляет в дыхательный контур кислород ($O_2$) для восполнения потребленного организмом. Преимущества ребризеров: высокая эффективность использования газа, что позволяет совершать очень длительные погружения; отсутствие пузырьков выдоха, что идеально для подводной фото- и видеосъемки, а также для военных операций; подача теплой и влажной газовой смеси, что комфортнее для дайвера.

5. Подводные аппараты и атмосферные скафандры

Для пребывания на больших глубинах используются обитаемые подводные аппараты (подводные лодки, батискафы), которые создают внутри себя искусственную среду с нормальным атмосферным давлением. Люди внутри дышат воздухом, регенерируемым бортовыми системами жизнеобеспечения. Атмосферные водолазные скафандры (жесткие скафандры) работают по тому же принципу: они поддерживают внутри давление в одну атмосферу, полностью изолируя водолаза от огромного давления внешней водной среды.

6. Жидкостное дыхание (экспериментальный метод)

Это теоретический и находящийся на стадии исследований метод, при котором легкие человека заполняются специальной жидкостью, богатой кислородом (например, перфторуглеродом). Эта жидкость способна растворять и переносить гораздо больше кислорода, чем вода, что теоретически позволяет дышать ею. Этот метод мог бы решить проблемы, связанные с декомпрессией и токсичностью газов под высоким давлением, позволяя погружаться на экстремальные глубины. На данный момент этот метод на людях не применяется.

Ответ: Человек может дышать под водой не напрямую, а с помощью специальных технических средств. Основные способы включают: использование дыхательной трубки у поверхности (сноркелинг), погружение с автономным аппаратом (акваланг), использование шланговых систем с подачей воздуха с поверхности, применение ребризеров (аппаратов замкнутого цикла), а также нахождение внутри подводных аппаратов или в атмосферных скафандрах, которые поддерживают нормальное давление. Существует также экспериментальный метод жидкостного дыхания.