Alt er bra nedsenking under vann det tvinger kroppen vår til å operere under fysiske forhold langt fra de den utviklet seg for, og jo dypere vi går, jo mer distanserer oppførselen til gassene seg fra det vi er vant til på overflaten. Grunnen er at jo mer vi dykker jo mer vi trykk ytre økninger (1 atm hver 10. meters dybde), og dette har svært viktige effekter på den mest grunnleggende vitale aktiviteten: puste. Faktisk blir gasser, inkludert blandingen som dykkere puster, komprimert ved høyt trykk (dvs. i dybden) og utvides ved lavt trykk. Dette enkle faktum påvirker i stor grad aktiviteten og også sikkerheten til de som dykker. For å forstå dette går vi til to fysiske lover grunnleggende for gasser: den Boyles lov og den Hernys lov.
Hvordan trykk fungerer under vann
Kroppen vår opplever konstant press, det vil si at det er den atmosfærisk trykksom er verdt ca 1 atm. Det betyr at luften, på grunn av sin vekt, presser hver kvadratcentimeter av kroppen vår med en kraft som kan sammenlignes med vekten på 1 kg. Det er ikke et ubetydelig trykk, men det er perfekt balansert av trykket fra væskene inne i kroppen vår, og av denne grunn legger vi ikke merke til det.
Ting forandrer seg under vann. Når vi dykker, tynger vekten av vannet over oss i tillegg til luftens vekt også på kroppen. Jo lenger vi kommer, jo mer øker denne vekten og følgelig øker trykket vi blir utsatt for. Vann er over 800 ganger tettere enn luft, og det betyr at 10 meter vann over oss er nok til å tilsvare atmosfæretrykket. Med andre ord, trykket øker med 1 atm hver 10. meters dyp. For å være klar, på 30 meter opplever kroppen vår et trykk på omtrent 4 atm (1 atm atmosfæretrykk + 3 atm på grunn av vann), dvs. firedoblet trykket som organismen vår er tilpasset for.
Dette er ikke et problem for de faste og flytende komponentene i kroppen vår, som muskler eller blod. Årsaken er enkel: faste stoffer og væsker er inkompressible, de varierer ikke i volum med trykk. Problemet er gassenesom de i stedet er svært komprimerbar: volumet deres avhenger betydelig av trykket, og det er dette som gjør dem så vanskelige å håndtere mens de dykker.
Gasser komprimeres i dybden: Boyles lov
En gass utsatt for stadig økende trykk gjør akkurat det man intuitivt forventer, dvs den komprimererså lenge temperaturen forblir konstant. Dette faktum er kjent som Boyles lov: så lenge en gass verken varmer eller avkjøles, halveres volumet når trykket dobles; når trykket tredobles, reduseres volumet med en tredjedel, og så videre. Det motsatte er også sant: hvis trykket til en gass halveres (og temperaturen ikke endres), dobles volumet og så videre.
La oss nå tenke oss å holde pusten og dykke ned. Jo lenger vi kommer ned, jo mer blir kroppen vår – og dermed også luften i lungene – utsatt for større press. I følge Boyles lov skal luften vi har holdt tilbake, redusere i volum, og med det lungene våre.
Dette er grunnen til at dykkere ikke må puste inn gass ved atmosfærisk trykk, men ved samme trykk som dybden de befinner seg på. Dette er nettopp oppgavendispenseraltså enheten som dykkere har i munnen. Takket være en trykkregulator samler regulatoren opp blandingen fra tanken og bringer den til ønsket trykk for ikke å forårsake ubalanse i dykkerens lunger.
La oss alltid anta at vi er en 30 meter dypderetter utsatt for et press på 4 atmdet samme som gassene vi puster inn. Ser vi tilbake på diagrammet ovenfor, betyr dette at gassene vi puster inn er komprimert i forhold til luften vi puster inn på overflaten. Konkret er de det 4 ganger tettere. For hvert pust slipper vi det samme volumet av gass inn i lungene, men mengden gass vi puster inn er 4 ganger større. Dette betyr at sylindrene, selv om de er fylt med høyt trykkluft, de slites mye raskere på dybden.
Det motsatte skjer når vi går opp. Gasser blir utsatt for stadig lavere trykk, så de utvider seg. Hvis en uheldig dykker skulle holde pusten mens han steg opp, og steg opp for raskt, ville luften i lungene hans utvide seg til det punktet at de ble revet opp, med tenkelige konsekvenser. Dette er årsaken bak en av de grunnleggende reglene for dykking: hold aldri pusten mens du stiger opp.
Nitrogen oppløses i blodet: Henrys lov
Trykket av gassen vi puster inn har en annen viktig effekt på dykkernes organisme, og for å forstå det må vi ty til en annen fysisk lov om gasser: Henrys lov. Dette sier at – alltid forutsatt at temperaturen forblir konstant – mengden gass som løses opp i et gitt volum væske er høyere jo høyere deltrykk at gassen utøver på væsken.
Oversatt til vår kontekst: jo høyere trykk på gassene vi puster inn, jo mer har disse gassene en tendens til å løse seg opp i blodet.
Hvis vi snakker om luft, snakker vi om en blanding som i stor grad (78%) består av nitrogen. Kroppen vår er perfekt tilpasset mengden nitrogen som er oppløst i blodet ved 1 atm. Men jo dypere vi går, betyr Henrys lov at vi finner mer og mer nitrogen oppløst i blodet. Dette ekstra nitrogenet gir ikke problemer så lenge vi er på dypet, men det kan være farlig når du går opp igjen.
Faktisk, når det ytre trykket avtar, synker også partialtrykket av nitrogen parallelt, og følgelig – i henhold til Henrys lov – også den maksimale mengde nitrogen som kan løses opp i blodet. Med andre ord, mens vi stiger opp blodet ender opp med mer nitrogen enn det kan holde oppløst. Kroppen gjenoppretter balansen ved å eliminere overflødig nitrogen, og den gjør dette gjennom utånding: nitrogen migrerer til lungene og går derfra ut av kroppen. Så langt så bra, så lenge stigningen ikke er for rask.
Hvis en dykker kommer tilbake til overflaten for raskt, rekker ikke overskuddet av nitrogen å unnslippe med utånding. Det har en tendens til å gå tilbake til gassform og danne bobler i blodet. Vet du når vi åpner en flaske kullsyreholdig vann veldig raskt og det dannes masse bobler? Vel, det er det samme. Ved å åpne flasken synker trykket på vannet plutselig og mengden karbondioksid som vannet kan holde oppløst kollapser: CO2 så organiserer den seg i bobler som kommer raskt ut for å gjenopprette balansen. En dykkers sirkulasjonssystem er imidlertid ikke som en flaske kullsyreholdig vann: Det kan være veldig farlig å ha gassbobler i blodet og forårsake den såkalte trykkfallssykesom kan forårsake smerte, lammelser, emboli og i de alvorligste tilfellene til og med hjerneslag eller død.
For å unngå å stige for raskt, inkluderer stigningene noen stopp på noen minutter på grunt dyp for å la overflødig nitrogen slippe ut trygt og gå tilbake til optimale konsentrasjoner i blodet.
