PRINCIPI DI FISICA

19 Aprile 2022

I CAMBIAMENTI E GLI ADATTAMENTI CHE SUBISCE IL NOSTRO CORPO IN IMMERSIONE SI POSSONO BEN COMPRENDERE ED AFFRONTARE SE SI TENGONO PRESENTI ALCUNE LEGGI FONDAMENTALI DELLA FISICA.

OGNI APNEISTA , INDIPENDENTEMENTE DALLE MOTIVAZIONI CULTURALI , DOVREBBE POSSEDERE TALI NOZIONI PER CONOSCERE SE STESSO ED IMMERGERSI NELLA MASSIMA SICUREZZA.

GRANDEZZE FISICHE

FORZA : IN ASSENZA DI SOLLECITAZIONI ESTERNE QUALSIASI CORPO RIMANE NEL SUO STATO DI QUIETE O DI MOTO LINEARE UNIFORME ( principio di inerzia ).

LE SOLLECITAZIONI IN GRADO DI MUTARE LO STATO DI QUIETE O DI MOTO SONO

DETTE FORZE .

IN NOTAZIONE MATEMATICA LA DEFINIZIONE CORRETTA DI FORZA E’ :

F = m x a

DOVE f E’ LA FORZA , m LA MASSA DEL CORPO ED a L’ACCELLERAZIONE PROVO- CATA DALLA FORZA.

COME SI VEDE FORZA ED ACCELLERAZIONE SONO GRANDEZZE DIRETTAMENTE PROPORZIONALI CON LA MASSA COME COSTANTE DI PROPORZIONALITA’ ( F <> a ).

NEL SISTEMA INTERNAZIONALE LE FORZE SI MISURANO IN NEWTON ( N ) E LE

MASSE IN CHILOGRAMMI ( Kg ). FREQUENTEMENTE LE FORZE SI ESPRIMONO

ANCHE IN CHILOGRAMMI-FORZA ( Kgf ).

PESO: IL PESO DI UN CORPO E’ LA FORZA CHE ESSO ESERCITA IN VIRTU’ DELLA GRAVITA’.

Nota : E’ STATO SCRITTO PRIMA CHE LA FORZA E’ PROPORZIONALE ALL’ACCELLERAZIONE E CHE IL PESO E’ UNA FORZA. POTREBBE QUINDI SEMBRARE CHE UN CORPO APPOGGIATO SUL TAVOLO NON ABBIA PESO , VISTO CHE RIMANE FERMO.

IN REALTA’ IL CORPO HA ( ovviamente ) PESO, MA RIMANE FERMO PERCHE’ IL TAVOLO ESERCITA UNA FORZA UGUALE AL PESO MA DIRETTA IN SENSO OPPOSTO ( forza di

reazione ) .

LE DUE ACCELLERAZIONI QUINDI SI ANNULLANO. SI INCONTRERA’ UN FENOMENO

ANALOGO TRATTANDO IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE .

PESO SPECIFICO:IL PESO SPECIFICO DI UNA SOSTANZA E’ IL PESO DI UN VOLUME UNITARIO DELLA SOSTANZA STESSA; AD ESEMPIO IL PESO DI UN cm3 O DI UN litro DI SOSTANZA . L’UNITA’ DI MISURA PIU’ USATA PER IL PESO SPECIFICO E’ IL GRAMMO PER CENTIMETRO CUBO ( g / cm3 ) . PER TROVARE IL PESO SPECIFICO DI UN CORPO BASTA DIVIDERNE IL PESO TOTALE PER IL SUO VOLUME.

IN FORMATO MATEMATICO :

Peso

PS = ———

Volume

QUINDI PER TROVARE IL PESO DI UN CORPO BASTA MOLTIPLICARNE IL VOLUME PER IL PESO SPECIFICO

Peso = PS x Volume

IL PESO SPECIFICO DELL’ACQUA DISTILLATA E’ 1g / cm 3; QUELLO DELL’ACQUA DI MARE E’ LEGGERMENTE SUPERIORE :

1 Litro di acqua pesa : 1, 000 kg.

1 Litro di acqua di mare : 1, 026 kg ( per il sale in essa disciolto )

PRESSIONE :LA PRESSIONE E’ DEFINITA COME UNA FORZA DIVISO UNA SUPERFICIE.

NEL SISTEMA INTERNAZIONALE L’UNITA’ DI MISURA DELLA FORZA E’ IL PASCAL ( N / m2 ) . QUESTA UNITA’ DI MISURA E’ PERO’ PARTICOLARMENTE SCOMODA E SOLITAMENTE SI PREFERISCE USARE L’ATMOSFERA ( atm ), IL CHILOGRAMMO PER CENTIMETRO QUADRATO ( Kgf / cm 2) ED IL BAR , CHE SONO PRESSOCHE’ IDENTICI TRA LORO.

UN’ALTRA UNITA’ LARGAMENTE USATA E’ IL MILLIMETRO DI MERCURIO ( mmHg o Torr ). UN’ATMOSFERA E’ UGUALE A 760 mmHg o Torr.

VOLUME : E’LA PORZIONE DI SPAZIO OCCUPATA DA UN CORPO O DA UNA SOSTANZA.

L’ATMOSFERA , LA PRESSIONE ATMOSFERICA E L’ESPERIMENTO DI TORRICELLI .

L’ATMOSFERA E’ UN MISCUGLIO DI GAS , CHIAMATO ARIA , AVENTE LA SEGUENTE COMPOSIZIONE MEDIA

– AZOTO CIRCA 78 %

– OSSIGENO CIRCA 21 %

– ANIDRIDE CARBONICA CIRCA 0.03 %

– ALTRI GAS > 1 %(neon,xenon,argon ecc…)

QUESTA MISCELA , TRATTENUTA DALLA FORZA DI GRAVITA’ , CIRCONDA LA TERRA SOTTO FORMA DI VARI STRATI CHE A SECONDA DI TEMPERATURA E MOTO PRENDONO NOMI DIFFERENTI.

L’ATMOSFERA ESERCITA SULLA TERRA UNA PRESSIONE MEDIA DI 1 Kg/cm2 ( o 760 mm di mercurio ) CHE CHIAMEREMO PRESSIONE ATMOFERICA

ESSA PUO’ VARIARE LEGGERMENTE IN FUNZIONE DELLE CONDIZIONI METEOROLOGICHE E DELL’ALTEZZA; IN MONTAGNA E’ INFERIORE CHE A LIVELLO DEL MARE A CAUSA DEL MINOR SPESSORE DELLO STRATO D’ARIA , IL GRADENTE PRESSORIO VERTICALE SI DIMEZZA A 5000M!

L’ESPERIMENTO DI TORRICELLI

IL PROBLEMA DELLA DETERMINAZIONE DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA E’ STATO AFFRONTATO E RISOLTO SPERIMENTALMENTE DA UN FISICO ITALIANO, SCIENZIATO E COLLABORATORE DI GALILEO , NEL 1643.

NEL SUO CELEBRE ESPERIMENTO TORRICELLI RIEMPI’ UNA COLONNA DI VETRO , CHIUSA AD UN’ESTREMITA’, CON DEL MERCURIO,QUINDI IMMERSE LA PARTE APERTA DELLA COLONNA IN UNA BACINELLA CONTENENTE ANCH’ESSA DEL MERCURIO .

TORRICELLI OSSERVO’ CHE IL LIVELLO DEL LIQUIDO NELLA COLONNA SCENDEVA FINO AD UNA ALTEZZA DI 760 mm DAL LIVELLO DELLA VASCHETTA.

CIO’ SIGNIFICAVA CHE LA PRESSIONE ESERCITATA DALLA COLONNA DI MERCURIO

ALTA 760 mm EQUILIBRAVA ESATTAMENTE LA PRESSIONE ESERCITATA DALL’ATMO –

SFERA SULLA SUPERFICIE LIBERA DEL MERCURIO NELLA BACINELLA.

LO STRUMENTO IDEATO DA TORRICELLI E’ STATO IL PRIMO MANOMETRO DELLA STORIA ( in particolare il primo barometro),E LA CONSUETUDINE DI MISURARE LA PRESSIONE IN MILLIMETRI DI MERCURIO E’ CHIARAMENTE DERIVATA DA ESSO.

QUESTO ESPERIMENTO DIMOSTRA QUINDI CHE LA PRESSIONE ATMOSFERICA AL LIVELLO DEL MARE EQUIVALE ALLA PRESSIONE IDROSTATICA DI UNA COLONNA DI MERCURIO ALTA 760 mm .

POICHE’ UNA COLONNA DI MERCURIO DI 760 mm DI ALTEZZA E DI UN cm 2 DI BASE PESA 1Kg, SI PUO’ DIRE CHE L’ATMOSFERA A LIVELLO DEL MARE ESERCITA UNA PRESSIONE DI 1Kg / cm 2.

LA PRESSIONE DELL’ATMOSFERA A LIVELLO DEL MARE ( atm ) E’ STATA SCELTA COME UNITA’ DI MISURA DELLA PRESSIONE . L’atm VIENE ANCHE DENOMINATA Bar , DIVISO IN 1000 Millibar.

CONSIDERANDO CHE IL PESO DEL MERCURIO E’ 13,6 VOLTE MAGGIORE DI QUELLO DELL’ACQUA , UNA COLONNA D’ACQUA , PER ESERCITARE LA PRESSIONE DI 1 atm , DOVRA’ ESSERE 13,6 VOLTE PIU’ ALTA DELLA COLONNA DI MERCURIO , CIOE’ DOVRA’ ESSERE 760 mm x 13,6 = 10 metri .

QUINDI : 1 atm = 1 Kg / cm2 = 760 mm Hg ( mercurio ) = 1 bar = 10 metri di acqua.

IN ACQUA PERTANTO LA PRESSIONE AUMENTA DI 1 atm OGNI 10 metri DI PROFONDITA’ : 0 METRI = 1 atm ( atmosfera a livello del mare )

-10 “ = 2 ATA ( atmosfera assoluta) 1 atm +1 atmosfera idrostatica

-20 “ = 3 ATA ( “ ) 1 atm +2 atmosfere idrost.

-30 “ = 4 ATA ( “ ) 1atm +3 atmosfere idrost.

LA PRESSIONE IDROSTATICA QUINDI AUMENTA IN DISCESA E DIMINUISCE IN RISALITA.

QUANDO IL SUBACQUEO SCENDE IN PROFONDITA’ , SU OGNI PUNTO DEL SUO CORPO VIENE A GRAVARE LA PRESSIONE IDROSTATICA RELATIVA A QUEL PRECISO LIVELLO.

L’AUMENTO DELLA PRESSIONE IDROSTATICA NON HA EFFETTI NEGATIVI SULL’ORGANISMO PURCHE’ L’ARIA ABBIA LIBERO ACCESSO A TUTTE LE CAVITA’ DEL CORPO.

STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA

TUTTA LA MATERIA PRESENTE SULLA TERRA E’ COSTITUITA DA MINUSCOLE PARTCELLE , DETTE MOLECOLE , DA CUI DIPENDONO TUTTE LE PROPRIETA’ CHIMICHE DELLA MATERIA STESSA.

LE FORZE DI ATTRAZIONE ( E REPULSIONE ) DELLE MOLECOLE POSSONO ESSERE MOLTO DIVERSE A SECONDA DELLA LORO NATURA .

DALL’ENTITA’DI QUESTE FORZE DIPENDE LO STATO DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA STESSA. DEI VARI STATI DI AGGREGAZIONE POSSIBILE , QUELLI IMPORTANTI SONO TRE :SOLIDO , LIQUIDO E GASSOSO.

SOLIDO : IL SOLIDO E’ UNO STATO DI AGGREGAZIONE IN CUI LA MATERIA HA FOR-

MA E VOLUME DEFINITI. I SOLIDI SONO QUINDI INCOMPRIMIBILI ED INDE-

FORMABILI.

LIQUIDO : IL LIQUIDO E’ UNO STATO DI AGGREGAZIONE IN CUI LA MATERIA HA VO –

LUME DEFINITO ( INCOMPRIMIBILE ) MA ASSUME LA FORMA DEL CONTE-

NITORE.

GAS : IL GAS E’ UNO STATO DI AGGREGAZIONE IN CUI LA MATERIA NON HA VO-

LUME E FORMA PROPRIE MA ASSUME QUELLE DEL CONTENITORE .

QUESTI MODELLI SI APPLICANO SIA A SOSTANZE PURE , AD ESEMPIO OSSIGENO OD ACQUA PURI , SIA A MISCELE DI COMPONENTI QUALI L’ARIA E L’ACQUA DI MARE.

Alcune importanti proprieta’ dei gas

PRINCIPIO DI PASCAL E LA PRESSIONE : UN FLUIDO COMPRESSO IN UN CONTENITORE ESERCITA UNA FORZA CHE E’ CONTROBILANCIATA DALLA FORZA DI REAZIONE DELLE PARETI DEL CONTENITORE STESSO. LA FORZA ESERCITATA DAL FLUIDO DIVISA PER LA SUPERFICIE DEL CONTENITORE FORNISCE LA PRESSIONE .

CON ESSA E LE SUE VARIAZIONI IL SUBACQUEO IN IMMERSIONE DOVRA’ SEMPRE FARE I CONTI.

IL PRINCIPIO DI PASCAL AFFERMA CHE LA PRESSIONE ESERCITATA DA UN FLUIDO

COMPRESSO SI DISTRIBUISCE IN MODO UNIFORME SU TUTTA LA SUPERFICIE .

 

SE UN CORPO E’ INSERITO ALL’INTERNO DI UN CONTENITORE , ANCHE SULLA SUA

SUPERFICIE IL FLUIDO ESERCITERA’ LA MEDESIMA PRESSIONE.

QUESTO E’ AD ESEMPIO IL CASO DI UN SUBACQUEO IN IMMERSIONE .

ANCHE IN QUESTO CASO E’ SUFFICIENTE MISURARE LA PRESSIONE DELL’ACQUA IN UN PUNTO ( AD ESEMPIO CON UN PROFONDIMETRO ) PER AVERE IL VALORE DELLA PRESSIONE ESERCITATA SU OGNI PUNTO DEL SUBACQUEO O MEGLIO SU OGNI PUNTO CHE STA ALLA STESSA QUOTA DEL PROFONDIMETRO.

UN’ALTRA CONSEGUENZA IMPORTANTE DEL PRINCIPIO DI PASCAL E’ CHE SE DUE

CONTENITORI PIENI DI GAS A DIVERSA PRESSIONE VENGONO MESSI IN COMUNICAZIONE, IL GAS FLUIRA’ DALL’UNO ALL’ALTRO FINO AD EQUILIBRARE LA PRESSIONE.

I DUE CONTENITORI , DOPO ESSERE STATI COLLEGATI , DIVENGONO INFATTI UN UNICO CONTENITORE , E PER SODDISFARE IL PRINCIPIO DI PASCAL LA PRESSIONE AL SUO INTERNO DEVE ESSERE OMOGENEA.

UN CASO PARTICOLARE DI QUESTO FENOMENO E’ DATO DAI POLMONI. ESSI DEVONO ESSERE INFATTI VISTI COME DEI CONTENITORI MESSI IN COMUNICAZIONE CON L’ESTERNO.

DA QUANTO DETTO SOPRA RISULTA CHE LA PRESSIONE DELL’ARIA ALL’INTERNO DEI POLMONI E’ SEMPRE UGUALE ALLA PRESSIONE DELL’ ATMOSFERA RESPIRATA = 1 atm A LIVELLO DEL MARE , MENO IN MONTAGNA ( IN FUNZIONE DELL’ALTEZZA ).

DURANTE UN ’IMMERSIONE LA PRESSIONE DELL’ACQUA CHE AVVOLGE IL SUB E’ UNIFORME SU OGNI PUNTO DELLA SUPERFICIE DEL CORPO , CONTROBILANCIATA DALLA INCOMPRIMIBILITA’ DEI LIQUIDI CORPOREI E DAL FATTO CHE I GAS CONTENUTI NEI POLMONI SONO SEMPRE IN EQUILIBRIO CON LA PRESSIONE ESTERNA .

IN APNEA I GAS SI RIDUCONO DI VOLUME EQUILIBRANDO LA PRESSIONE ESTERNA .

PER DEFINIZIONE SI HA :

A) DEPRESSIONE : QUANDO LA PRESSIONE ALL’INTERNO DI UN RECIPIENTE E’

MINORE DELLA PRESSIONE ESTERNA

B) EQUIPRESSIONE : QUANDO LA PRESSIONE E’ PARI ALLA PRESSIONE ESTERNA

C) SOVRAPRESSIONE : QUANDO LA PRESSIONE E’ MAGGIORE DELLA PRESSIONE

ESTERNA.

LEGGE DI BOYLE :AFFERMA CHE A TEMPERATURA COSTANTE LA PRESSIONE

ESERCITATA DA UN GAS ALL’INTERNO DI UN CONTENITORE E’ INVERSAMENTE PROPORZIONALE AL VOLUME DEL CONTENITORE STESSO . OVVIAMENTE E’ VERO ANCHE L’OPPOSTO , CIOE’ CHE A TEMPERATURA COSTANTE IL VOLUME DI UN GAS E’INVERSAMENTE PROPORZIONALE ALLA PRESSIONE CUI E’ SOTTOPOSTO.

QUESTO E’ UN FENOMENO IMPORTANTISSIMO PER IL SUBACQUEO , LE CUI CAVITA’ INTERNE SONO PIENE D’ARIA.

TROVANDOSI A LIVELLO DEL MARE, AD UNA PRESSIONE ATMOSFERICA DI 760 mmHg , PARI AD 1 atm , IMMETTENDO 5 LITRI D’ARIA ALL’INTERNO DI UN PALLONCINO , PORTATO ALLA PROFONDITA’ DI 10 METRI , CIOE’ ALLA PRESSIONE DI 2 ata , IL SUO VOLUME DIMINUIRA’ IN RAPPORTO DIRETTO CON L’AUMENTO DI PRESSIONE , RIDUCENDOSI ALLA META’ DEL VOLUME INIZIALE; A –20 METRI DI PROFONDITA’, ALLA PRESSIONE DI 3 ata, IL SUO VOLUME SI RIDURRA’ AD 1/3 DEL VOLUME INIZIALE.

CON L’AUMENTARE DELLA PROFONDITA’ , E QUINDI DELLA PRESSIONE , IL VOLUME DEL PALLONCINO DIMINUIRA’ PROPORZIONALMENTE, COSI’ COME, NEL CASO OPPOSTO, RIPORTATO IN SUPERFICIE , COL DIMINUIRE DELLA PRESSIONE , CI SARA’ UN AUMENTO DEL SUO VOLUME FINO ALLA DIMENSIONE INIZIALE.

CONSIDERANDO LA SITUAZIONE DI UN APNEISTA IN IMMERSIONE IN FASE DI DISCESA, L’ARIA CONTENUTA NELLE VARIE CAVITA’ DEL CORPO DIMINUIRA’ DI VOLUME CON L’AUMENTARE DELLA PRESSIONE AMBIENTALE ED AUMENTERA’, RITORNANDO AI VALORI INIZIALI , IN FASE DI RISALITA.

LEGGE DI DALTON : FONDAMENTALE PER LA COMPRENSIONE DEI FENOMENI

CHE SI VERIFICANO NELL’ORGANISMO DI UN APNEISTA DURANTE UN’IMMERSIONE SOPRATTUTTO AD ELEVATA PROFONDITA’.

LA LEGGE DI DALTON AFFERMA CHE , IN UNA MISCELA DI GAS , OGNI COMPONENTE PARTECIPA ALLA PRESSIONE TOTALE IN MODO PROPORZIONALE ALLA SUA PRESENZA PERCENTUALE . LA PRESSIONE DI OGNI COMPONENTE SI DICE PRESSIONE PARZIALE ( Pp ) DEL COMPONENTE STESSO.

AVENDO QUINDI UNA MISCELA DI GAS AD UNA CERTA PRESSIONE LA Pp DEI SINGOLI COMPONENTI SI TROVA MOLTIPLICANDO LA PRESSIONE TOTALE PER LE RISPETTIVE PERCENTUALI DIVISE PER CENTO.

E’ IMPORTANTE CONOSCERE QUESTI FENOMENI PERCHE’ LA Pp DI UN GAS INFLUENZA GLI EFFETTI BIOLOGICI DEL GAS STESSO , E LE SUE INTERAZIONI CON IL CORPO UMANO PROVOCANO EFFETTI SUL METABOLISMO VARIABILI A SECONDA DELLE Pp A CUI IL GAS E’ DISPONIBILE.

VARIANDO LA PRESSIONE RIMANE INVARIATA LA PERCENTUALE DEI GAS COMPONENTI IL MISCUGLIO. CON IL VARIARE DELLA PRESSIONE DELL’ARIA, VARIERA’ ANCHE LA Pp DEI SINGOLI GAS COMPONENTI IL MISCUGLIO MA NON LE LORO PERCENTUALI.

AD ESEMPIO : A 2 atm L’OSSIGENO AVRA’ UNA Pp PARI A CIRCA IL 20 % DEL TOTALE

( 0.4 atm PARI A CIRCA 304 mmHG ) , L’AZOTO INVECE AVRA’ INVECE UNA Pp PARI A CIRCA L’80 % DEL TOTALE ( 1. 6 ATM / 1. 216 mmHg ) SECONDO LA FORMULA :

80

Pn2 = 2 x ————- = 1.6 atm = 1.216 mmHg

100

20

Po2 = 2 x ————- = 0.4 atm = 304 mmHg

100

L’OSSIGENO E’ PRESENTE NELL’ARIA IN UNA PERCENTUALE CIRCA DEL 20% E PUO’ ESSERE RESPIRATO ED ASSIMILATO DAL NOSTRO ORGANISMO , A LIVELLO POLMONARE , CON UNA PRESSIONE PARZIALE MINIMA DI 100 millibar (75 mmHg ).

CIO’ SIGNIFICA CHE SE L’ARIA RESPIRATA AVESSE LA PRESSIONE DI 1 Atm ( Pp02

PARI A 200 millibar = 152 mmHg ) SI POTREBBE ESTRARRE META’ DELL’OSSIGENO IN ESSA CONTENUTO E SE NE POTREBBE ESTRARRE UNA PERCENTUALE ANCORA MAGGIORE SE L’ARIA FOSSE FORNITA A PRESSIONI SUPERIORI.

SAPENDO CHE IL SANGUE E’ IN GRADO DI FISSARE OSSIGENO FINO ALLA PRESSIONE LIMITE DI 60 mmHg , IN PROFONDITA’ , DOVE LA Pp02 SI INNALZA, GLI SCAMBI GASSOSI SONO FACILITATI.

QUESTO FENOMENO,APPARENTEMENTE FAVOREVOLE ALL’APNEISTA, IN REALTA’ LO ESPONE AL RISCHIO DI UNA SINCOPE IN RISALITA .

CONSIDERIAMO UN SUBACQUEO CON UNA CAPACITA’ POLMONARE DI 6 LITRI CHE SI IMMERGE AD UNA PROFONDITA’ DI –30 METRI. LA PRESSIONE ESTERNA E QUELLA INTRAPOLMONARE PASSANO DA 1 A 4 ata ED IL VOLUME POLMONARE SI RIDUCE AD ¼ ( 1. 5 Litri ) .

LA PRESSIONE A CUI L’OSSIGENO E’ DISPONIBILE PER GLI SCAMBI RESPIRATORI E’ DIVENTATA DI 636 mmHg , CONTRO I 158 mmHg ALLA PRESSIONE AMBIENTE(..SCAMBI GASSOSI FACILITATI !! ).

SE L’IMMERSIONE E’ PROTRATTA IL SUBACQUEO , PER L’IMPEGNO PSICO-FISICO , CONSUMA OSSIGENO LA CUI PRESSIONE PARZIALE SI RIDUCE, NEL FRATTEMPO, AD UN VALORE MOLTO BASSO MA ANCORA SUFFICIENTE A GARANTIRE LO SCAMBIO CON IL SANGUE ( > 60 mmHg ).

IL SUBACQUEO ANCORA IN PIENO BENESSERE DECIDE DI RISALIRE. DURANTE LA RISALITA LA PRESSIONE AMBIENTE DIMINUISCE ,TANTO MAGGIORMENTE QUANTO PIU’ CI SI AVVICINA ALLA SUPERFICIE , E PROPORZIONALMENTE AUMENTA IL VOLUME POLMONARE.

A QUESTO PUNTO SI VERIFICA UNA BRUSCA CADUTA DELLA Pp DELL’OSSIGENO NEL MISCUGLIO GASSOSO .

A –10 METRI LA PRESSIONE AMBIENTE E’ DIMEZZATA ( DA 4 ata A 2 ata ) , IL VOLUME POLMONARE AUMENTATO E LA Pp DELL’OSSIGENO, SCESA A 50 mmHg, NON E’ SUFFICIENTE A GARANTIRE GLI SCAMBI GASSOSI. IL SUBACQUEO COSI’ PERDE I SENSI E VA IN SINCOPE ANOSSICA PER APNEA PROLUNGATA .

SOTTOSTANNO A QUESTA LEGGE , NATURALMENTE , ANCHE L’AZOTO E L’ANIDRIDE

CARBONICA IL CUI COMPORTAMENTO E’ CONDIZIONATO DALLE RISPETTIVE Pp.

LEGGE DI HENRY: AFFERMA CHE A TEMPERATURA COSTANTE LA QUANTITA’

DI UN GAS CHE SI SCIOGLIE IN UN LIQUIDO E’ PROPORZIONALE ALLA Pp CHE IL GAS ESERCITA SUL LIQUIDO STESSO.

LEGGE CHE REGOLA IL PASSAGGIO DEI GAS RESPIRATORI DALL’ARIA ALVEOLARE

( Stato gassoso ) AL SANGUE ( Stato di soluzione ) E VICEVERSA;

ESSA AIUTA A COMPRENDERE IL COMPORTAMENTO DEI GAS DURANTE LA RESPIRAZIONE.

Legge di Henry : le molecole di gas tendono ad andare in maggior numero verso le zone

in cui sono presenti alla concentrazione minore finche’ non raggiungono l’equilibrio.

I TESSUTI DEL NOSTRO CORPO SONO COMPOSTI IN GRAN PARTE DA LIQUIDI.

L’OSSIGENO , PRESENTE NELL’ARIA INSPIRATA A LIVELLO DEGLI ALVEOLI POLMONARI, SI SCIOGLIE NEL SANGUE VENOSO , DOVE SI TROVA A Pp PIU’ BASSA CHE NELL’ARIA , TRASFORMANDOLO IN SANGUE ARTERIOSO RICCO DI OSSIGENO CHE VIENE POI CEDUTO AI TESSUTI , SEMPRE IN BASE AD UN GRADIENTE DI PRESSIONE PARZIALE.

L’ANIDRIDE CARBONICA SI COMPORTA IN MODO CONTRARIO PASSANDO DAI TESSUTI , DOVE VIENE PRODOTTA , AL SANGUE E DA QUESTI , ATTRAVERSO LA PARETE ALVEOLO-POLMONARE , NELL’ARIA ESPIRATA.

IL COEFFICIENTE DI SOLUBILITA’ DELL’ANIDRIDE CARBONICA E’ CIRCA 20 VOLTE SUPERIORE A QUELLO DELL’OSSIGENO.

IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE : UN CORPO IMMERSO IN UN FLUIDO IN QUIETE RICEVE UNA SPINTA VERTICALE VERSO L’ALTO UGUALE AL PESO DEL FLUIDO SPO – STATO.

UNA CONSEGUENZA DI QUESTO PRINCIPIO E’ CHE I CORPI CON PESO SPECIFICO SUPERIORE A QUELLO DELL’ACQUA AFFONDANO , QUELLI CON PESO SPECIFICO INFERIORE A QUELLO DELL’ACQUA GALLEGGIANO E QUELLI CON PESO SPECIFICO ESATTAMENTE UGUALE ALL’ACQUA RIMANGONO IN EQUILIBRIO NEUTRO.

QUESTO EFFETTO FONDAMENTALE SPIEGA PERCHE’ UN SUBACQUEO CHE SI TUFFI IN ACQUA , SENZA ALCUNA ZAVORRA , NON PRECIPITA DISASTROSAMENTE VERSO IL FONDO, MA PUO’ GALLEGGIARE E REGOLARE LA SUA QUOTA SENZA GRANDE DIFFICOLTA’.

IL SUB INFATTI , GRAZIE AL FENOMENO DESCRITTO DAL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE , RICEVE DAL BASSO VERSO L’ALTO UNA SPINTA PARI AL PESO DI UNA QUANTITA’ DI ACQUA UGUALE AL SUO VO- LUME.

SE IL PESO SPECIFICO (MEDIO) DEL SUBACQUEO E’ ESATTAMENTE UGUALE A QUELLO DELL’ACQUA, ALLORA LA SPINTA IDROSTATICA E’ UGUALE AL PESO DEL SUBACQUEO E LE DUE FORZE SI EQUILIBRANO ESATTAMENTE ( ASSETTO NEUTRO ) .

L’ACQUA DOLCE HA UN PESO SPECIFICO UGUALE A : 1. 000 , L’ACQUA DI MARE

A : 1. 026 .

PER QUESTO IN MARE SI GODE DI UNA MIGLIORE GALLEGGIABILITA’.

IL CORPO UMANO E’ COMPOSTO DA TESSUTI DI PESO SPECIFICO MAGGIORE DEL’ L’ACQUA, MA DAL MOMENTO CHE CONTIENE STRUTTURE PIENE DI GAS ( POLMONI, INTESTINO ) CONSIDERANDONE IL VOLUME COMPLESSIVO , HA UN PESO SPECIFICO MEDIO LEGGERMENTE INFERIORE A QUELLO DELL’ACQUA E QUINDI IN INSPIRAZIONE, A POLMONI PIENI D’ARIA, GALLEGGIA ED IN ESPIRAZIONE , A POLMONI VUOTI, AFFONDA.

IL VOLUME DELL’ARIA CONTENUTA NELL’APPARATO RESPIRATORIO DI UN APNEISTA IN DISCESA , SECONDO LA LEGGE DI BOYLE , DIMINUISCE CON L’AUMENTARE DELLA PROFONDITA’ E DELLA PRESSIONE.

PER IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE AD UNA DIMINUZIONE DEL VOLUME DELL’ACQUA SPOSTATA FA SEGUITO UNA MINORE SPINTA DAL BASSO VERSO L’ALTO E QUINDI UNA MINORE GALLEGGIABILITA’.

L’APNEISTA IN IMMERSIONE , SOPRATTUTTO PROFONDA , DOVRA’ TENERE CONTO DI QUESTI FENOMENI E CONSIDERARE LE VARIAZIONI DI VOLUME DELLA MUTA DI NEOPRENE E GLI EFFETTI DI UNA ZAVORRA SOVRACCARICATA .

LA PRESSIONE IN IMMERSIONE : LA PRESSIONE E’ DEFINITA COME UNA FORZA ESERCITATA SU UNA SUPERFICIE. IL PESO E’ A TUTTI GLI EFFETTI UNA FORZA ; QUALSIASI MASSA , COMPRESE LE MASSE GASSOSE E QUELLE LIQUIDE, CHE GRAVI SU UNA SUPERFICIE, ESERCITA UNA PRESSIONE .

ABBIAMO GIA’ VISTO ALCUNI DI QUESTI ESEMPI: L’ATMOSFERA E LA COLONNA DI TORRICELLI .

IN MODO DEL TUTTO ANALOGO ANCHE L’ACQUA ESERCITA UNA PRESSIONE IN VIRTU’ DEL SUO PESO. IN PARTICOLARE UNA COLONNA DI ACQUA ALTA 10 mt ESERCITA SULLA SUA BASE UNA PRESSIONE DI CIRCA 1 atm. COSI’ COME ABBIAMO DEFINITO PRESSIONE ATMOSFERICA QUELLA DOVUTA ALL’ATMOSFERA, DEFINIREMO PRESSIONE IDROSTATICA QUELLA DOVUTA ALL’ACQUA.

DA CIO’ RISULTA CHIARO CHE UN SUBACQUEO IN IMMERSIONE E’ SOGGETTO A PRESSIONI SEMPRE MAGGIORI MAN MANO CHE SCENDE IN PROFONDITA’. LA VARIAZIONE DI PRESSIONE E’, DIRETTAMENTE O INDIRETTAMENTE , LA PRINCIPALE FONTE DI PROBLEMI PER IL SUBACQUEO , PER CUI E’ OPPORTUNO ANALIZZARNE BREVEMENTE LE CONSEGUENZE .

COME ACCENNATO NELLA SEZIONE SUGLI STATI DI AGGREGAZIONE , I LIQUIDI , AL CONTRARIO DEI GAS , SONO INCOMPRIMIBILI. LE PARTI DEL CORPO UMANO COSTITUITE DA LIQUIDI , CHE SONO DI GRAN LUNGA LA MAGGIOR PARTE , NON SUBISCONO PER QUESTO MOTIVO GRANDI MODIFICAZIONI AL VARIARE DELLA PRESSIONE .

IL DISCORSO E’ DIVERSO PER LE CAVITA’ PIENE DI GAS , CHE TENDEREBBERO NATURALMENTE AD ESSERE COMPRESSE. L’UNICO MODO PER EVITARE DANNI FISICI E’ EGUAGLIARE LA PRESSIONE DELLE CAVITA’ INTERNE A QUELLA ESTERNA (COMPENSAZIONE ). IN ALCUNI CASI CIO’ AVVIENE ABBASTANZA FACILMENTE . AD ESEMPIO IL TORACE , GRAZIE ALLA SUA ELASTICITA’ , VIENE COMPRESSO ANCHE IN MODO SIGNIFICATIVO DURANTE LE IMMERSIONI IN APNEA.

GRAZIE A QUESTA COMPRESSIONE ( E ANCHE AD ALTRI MECCANISMI CHE VERRANNO SPIEGATI NELLE SCHEDE DI FISIOLOGIA DELL’IMMERSIONE ), LA PRESSIONE INTRATORACICA EGUAGLIA QUELLA ESTERNA .

PER ALTRE CAVITA’ ( ORECCHIO MEDIO ) LA COMPENSAZIONE NON E’ COSI’ AUTOMATICA , E DEVE ESSERE FORZATA VOLONTARIAMENTE.

NEI CASI IN CUI LA COMPENSAZIONE E’ IMPOSSIBILE , AD ESEMPIO SE VI SONO CAVITA’ ALL’INTERNO DI OTTURAZIONI DENTARIE ESEGUITE IN MODO NON PERFETTO, SONO POSSIBILI BAROTRAUMI DA MANCATA COMPENSAZIONE.