leren duik click groot

 

De drie toestanden van oplossing van gassen

Bij deze drie toestanden gaan wij er momenteel vanuit dat de temperatuur hetzelfde blijft.

Verzadiging

Een vloeistof is verzadigd wanneer er geen gas meer opgelost wordt. Wij hebben dan een evenwicht tussen de druk van het vrije gas en de spanning van het opgeloste gas. Druk van het vrije gas = spanning van het opgeloste gas

p = pog

Onderverzadiging

Indien bij een toestand van verzadiging de druk van het vrije gas verhogen, dan kan er terug gas opgelost worden in de vloeistof tot er een nieuw evenwicht ontstaat (zie wet van Henry). De druk van het vrije gas is nu groter dan de spanning van het opgeloste gas. Wij spreken over een onderverzadigde vloeistof die aan het verzadigen is.

Druk van het vrije gas > spanning van het opgeloste gas

p > pog

Oververzadiging

Bij een toestand van verzadiging verminderen wij de druk van het vrije gas. Het opgeloste gas kan nu voor een deel terug afgegeven worden tot er een nieuw evenwicht ontstaat (zie wet van Henry). Wij hebben dus teveel opgelost gas. De vloeistof is oververzadigd en aan het ontgassen.

Druk van het vrije gas < spanning van het opgeloste gas

p < pog

Oplossing bij gasmengsels

Wanneer wij niet met één gas maar met een mengsel te maken hebben zoals de lucht die wij inademen, dan blijft de wet van Henry van toepassing. Wij kunnen nu elk gas apart bekijken. Elk gas zal oplossen in de vloeistof. De mate waarin het zal oplossen hangt af van de partiële druk van dit gas in het mengsel (wet van Dalton). Als duiker dienen wij vooral rekening te houden met de volgende punten:

De mens is voor een groot deel opgebouwd uit vloeistoffen. Een 70 % van ons lichaam bestaat uit vloeistoffen die gassen kunnen oplossen. Tijdens de duik nemen deze vloeistoffen de stikstof in zich op.

Wij ademen lucht in (normaal gezien). Deze lucht is eigenlijk een gasmengsel dat voor 4/5 bestaat uit stikstof. Deze stikstof wordt niet betrokken bij de stofwisseling (inert gas).

Onze longen hebben een zeer groot contactoppervlak. Dit zorgt er voor dat heel wat stikstof in ons lichaam kan opgenomen worden.

Wij zijn altijd in een toestand van verzadiging, ook wanneer wij niet duiken. Boven water zijn wij verzadigd aan stikstof bij atmosferische druk. De spanning van de opgeloste stikstof in ons lichaam is gelijk aan de partiële druk van de stikstof in de atmosfeer (er is immers een evenwicht). De spanning bedraagt dus 0,8 bar.

Tijdens onze duiken verhogen wij de druk van het vrije gas in onze longen. Ons lichaam zal dus meer stikstof oplossen (wet van Henry). Ons lichaam verkeert in een staat van onderverzadiging.

Bij het opstijgen verlagen wij de druk van de lucht in onze longen. Onze weefsels zijn oververzadigd. Het teveel aan opgeloste stikstof in ons bloed en onze weefsels moet terug afgegeven worden. Wij moeten ervoor zorgen dat wij dit volgens bepaalde regels laten gebeuren. Indien wij niet de nodige trappen maken of een noodstijging maken dan kan dit een decompressieongeval veroorzaken.

Verloop van het oplossen en de periode

Zoals wij eerder hebben gezien speelt de factor tijd een belangrijke rol bij het oplossen van gassen in vloeistoffen. Het gas lost niet ogenblikkelijk op omdat de gasmoleculen aan de contactoppervlakte de tijd moeten krijgen om door diffusie de vloeistof binnen te dringen. Deze diffusie gebeurt sneller naarmate het contactoppervlak groter is.

Het oplossen gebeurt eerst snel en daarna trager en trager. Dat komt omdat naarmate het gas opgelost geraakt in de vloeistof, het verschil tussen de druk van het gas en de spanning van het gas in de vloeistof kleiner wordt. Bij een kleiner drukverschil verloopt de oplossing trager.

Uit proeven is gebleken dat het gas steeds eenzelfde tijd nodig heeft om het drukverschil tussen de druk van het vrije gas en de spanning te halveren. Deze tijd noemt men de periode of T (hoe toepasselijk, eindelijk een logische benaming).

In de praktijk betekent dit dat wanneer een gas wordt blootgesteld aan een vloeistof, dit gas gedeeltelijk zal beginnen oplossen in de vloeistof. Het gas blijft oplossen tot er een verzadiging ontstaat. Na één periode zal de vloeistof reeds voor 50 % verzadigd zijn. Na de tweede periode wordt de overgebleven 50 % nog eens gehalveerd. Er komt dus nog eens 25 % bij en de vloeistof is nu voor 75 % verzadigd. Je kan hier oneindig keer mee doorgaan, maar na 6 periodes is reeds 98,43 % van de vloeistof verzadigd. Praktisch gezien spreken wij daarom van een volledige verzadiging na 6 periodes..

Periode procent opgelost gas bij BEGIN
van de periode
procent opgelost gas NA
de periode
1 0 % 0 % + (100 % / 2) = 50 %
2 50 % 50 % + (50 % / 2) = 75 %
3 75 % 75 % + (25 % / 2) = 87,5 %
4 87,5 % 87,5 % + (12,5 % / 2) = 93,75 %
5 93,75 % 93,75 % + (6,25 % / 2) = 96,875 %
6 96,875% 96,875 % + (3,125 % / 2) = 98,4375 %

verzadiging

Kritische oververzadiging

OK, dit wordt niet besproken in onze kursus. Toch is dit voor een duiker een ZEER belangrijk begrip.

Wanneer een vloeistof oververzadigd is, dan begint ze het opgeloste gas af te geven. Normaal gezien gebeurt dit geleidelijk aan. De gasmoleculen verlaten één voor één de vloeistof via de contactoppervlakte. Wanneer wij nu een te groot verschil krijgen tussen de druk in het vrije gas en de spanning in de vloeistof, dan kan dit leiden tot belvorming.

Je kan dit het beste vergelijken met een Spa-fles (onze club ontvangt 2.000 € voor deze sluikreklame) waarmee je hevig geschud hebt. Bij het schudden zijn er heel wat gasmoleculen uit de vloeistof vrijgekomen. De druk in het vrije gas werd hierdoor verhoogd. Wanneer wij nu plots de fles opendraaien, krijgen wij een stortbad te verwerken. Wij hebben de druk van het vrije gas verlaagd waardoor wij een toestand van oververzadiging bekomen. Het verschil tussen de spanning en de druk van het vrije gas is echter te groot. Het moment van de kritische oververzadiging werd overschreden met belvorming tot gevolg.

Als duiker krijgen wij hetzelfde effekt wanneer wij te snel naar de oppervlakte opstijgen. Tijdens de duik lossen wij stikstof op in onze weefsels. Als wij traag stijgen, dan krijgen wij een toestand van oververzadiging. Wij geven de stikstofmoleculen de kans om op een normale wijze ons lichaam te verlaten. Stijgen wij te snel naar de oppervlakte dan overschrijden wij de kritische oververzadiging. De gasmoleculen gaan samenklitten en vormen spontaan bellen die zich overal vastzetten. JOEPIE wij zitten met een eersteklas decompressieongeval!

Onze duikcomputers (en vroeger de duiktabellen) zorgen ervoor dat wij de kritische oververzadiging nooit bereiken.

Ga naar boven
Stuur een bericht naar de CVD Webmaster