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.

1. Каким образом человек может дышать, находясь под водой?

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.