Влияние изменения атмосферного давления на организм

Содержание контрольной  работы:

 

Введение…………………………………………………………………………………….....3

Глава 1. «Атмосферное давление» …………………………………………………………..4

           1.1. Понятие об атмосферном давлении……………………………………………...4

           1.2. Измерение атмосферного давления……………………………………………...4

           1.3. Зависимость давления от высоты местности и температуры воздуха…………4

           1.4. Распределение атмосферного давления на Земле……………………………….5

           1.5. Стандартное давление…………………………………………………………….5

Глава 2. «Влияние изменения атмосферного давления на организм»……………....……..7

          2.1. Высотная болезнь и ее профилактика…………………………………………....7

          2.2. Кессоная болезнь и ее профилактика…………………………………………….8

Заключение……………………………………………………………………………………10

Литература…………………………………………………………………………………….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Ещё в глубокой древности человек  замечал, что воздух оказывает давление на наземные предметы, особенно во время  бурь и ураганов. Он пользовался  этим давлением, заставляя ветер  двигать парусные суда, вращать крылья ветряных мельниц. Однако долго не удавалось  доказать, что воздух имеет вес. Только в XVII веке был поставлен опыт, доказавший весомость воздуха. Ученик Галилея, Торричелли после долгих опытов, доказал, что воздух имеет вес, и давление атмосферы уравновешивается столбом воды в 32 фута, или 10.3м. В 1643 году изобрел прибор для измерения атмосферного давления – барометр

Цель проекта: узнать, что такое атмосферное давление и как оно отражается на человеке.

Задачи: Узнать, что такое атмосферное  давление. Выяснить стандартное давление. Узнать как изменение атмосферного давления влияет на самочувствие человека.

Предмет исследование: повышенное и пониженное давление у человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. «Атмосферное давление»

1. Понятие об атмосферном давлении.

 

 Воздух невидимое и легкое. Однако и оно, как и всякая вещество, имеет  массу и вес. Поэтому оно оказывает  давление на земную поверхность и  на все тела, на ней находятся. Это  давление определяется весом столба воздуха высотой с всю атмосферу - от земной поверхности до самой  ее верхней границы. Установлено, что  такой столб воздуха давит  на каждый 1 см² поверхности с силой в 1 кг 33 г (соответственно на 1 м² - Более 10 т!) И так, атмосферное давление - это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на все предметы на ней.

Поверхность тела человека составляет в среднем 1,5 м². Согласно воздуха давить на нее весом в 15 т. Такое давление способно раздавить все живое. Почему же мы его не ощущаем? Это связано с тем, что внутри человеческого организма также существует давление - внутренний, и он равно атмосферному. Если это равновесие нарушается, человек чувствует себя плохо.

2. Измерение атмосферного давления. 

Атмосферное давление измеряют с помощью специального прибора - барометра(рис. 1). В переводе с греческого это слово означает "Измеритель тяжести".

На метеостанциях используют ртутный барометр (рис.2). Основная его часть - стеклянная трубка длиной 1 м, запаянная с одного конца. В нее налито ртуть - тяжелый жидкий металл. Открытым концом трубка погружена в широкую чашу, также заполненную ртутью. При переворачивании ртуть из трубки вылилась только до определенного уровня и остановилась. Почему же она остановилась, а не вылилась вся? Потому что воздух оказывает давление на ртуть в чаше и не выпускает ее всю из трубки. Если атмосферное давление уменьшается, то ртуть в трубке опускается и наоборот. По высоте столба ртути в трубке, на которую нанесена шкала, определяют величину атмосферного давления в миллиметрах.

На параллели 45⁰ на уровне моря при температуре воздуха 0 ⁰С под давлением воздуха столбик ртути поднимается в трубке на высоту 760 мм. Такое давление воздуха считается нормальным атмосферным давлением. Если столб ртути в трубке поднимается выше 760 мм, то давление повышенный, Ниже - снижен. Следовательно, давление столба воздуха всей атмосферы уравновешивается весом столба ртути высотой 760 мм.

В походах и экспедициях  пользуются более удобным прибором – барометром - анероид. "Анероид" в переводе с греческого означает "безридинний": в нем нет ртути. Главной его частью является металлическая упругая коробочка, из которой скачали воздуха. Это делает ее очень чувствительной к изменениям давления извне. При повышенные давления она сжимается, при снижении - расширяется. Эти колебания через особый механизм передаются стрелке, которая указывает на шкале величину атмосферного давления в миллиметрах ртутного столба.

3. Зависимость давления от высоты местности и температуры воздуха. 

Атмосферное давление зависит  от высоты местности. Чем выше уровня моря, тем давление воздуха меньше. Он снижается, так как с поднятием  уменьшается высота столба воздуха, который давит на земную поверхность. Кроме того, с высотой давление падает еще и потому, что уменьшается  плотность самого воздуха. На высоте 5 км атмосферное давление снижается  наполовину по сравнению с нормальным давлением на уровне моря. В тропосфере с подъемом на каждые 100 м давление уменьшается примерно на 10 мм рт. ст.

Зная, как изменяется давление, можно вычислить и абсолютное и относительное высоту места. Существует и особый барометр – высотомер (рис.3), В котором наряду со шкалой атмосферного давления, есть и шкала высот. Итак, для каждой местности будет характерен свой нормальное давление: на уровне моря - 760 мм рт. века, в горах в зависимости от высоты - ниже. Например, для Киева, лежащей на высотах 140-200 м над уровнем моря, нормальным будет среднее давление 746 мм рт. ст.

Атмосферное давление зависит  и от температуры воздуха. При  нагревании объем воздуха увеличивается, оно становится менее плотным  и легким. За этого уменьшается  и атмосферное давление. При охлаждении происходят обратные явления. Следовательно, с изменением температуры воздуха  непрерывно меняется и давление. В  течение суток он дважды повышается (утром и вечером) и дважды снижается (После полудня и после полуночи). Зимой, когда воздух холодный и тяжелое, давление выше,  чем летом, когда оно более теплое и легкое. Итак, за изменением давления можно предсказать изменения погоды. Снижение давления указывает на осадки, повышение - на сухую погоду. Изменение атмосферного давления влияет и на самочувствие людей.

4. Распределение атмосферного давления на Земле.

Атмосферное давление, как  и температура воздуха, распределяется на Земле полосами: различают пояса  низкого и высокого давления. Их образование связано с нагревом и перемещением воздуха. 

Над экватором воздух хорошо прогревается. От этого оно расширяется, становится менее плотным, а потому легче. Легче воздуха поднимается  вверх - происходит восходящее движение воздуха. Поэтому там у поверхности Земли течение года устанавливается пояс низкого давления. Над полюсами, где в течение года температуры низкие, воздух охлаждается, становится более плотным и тяжелым. Поэтому оно опускается - происходит нисходящее движение воздух - и увеличивается давление. Поэтому у полюсов образовались пояса высокого давления. Воздух, поднявшееся над экватором, растекается к полюсам. Но, не доходя до них, на высоте оно охлаждается, становится тяжелее и опускается на параллелях 30-35⁰ в обоих полушариях. Как следствие - там образуются пояса высокого давления. В умеренных широтах, на параллелях 60-65⁰обоих полушарий образуются пояса низкого давления.

Таким образом, наблюдается  тесная зависимость атмосферного давления от распределения тепла и температур воздуха на Земле, когда восходящие и нисходящие движения воздуха обуславливают  неравномерное нагревание земной поверхности.

5. Стандартное давление.

Стандартное давление - давление, выбранное для определений потенциальной температуры, эквивалентно-потенциальной температуры и т. д.; обычно это 1000 мб.

В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление ровно 100 кПа. атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением.

В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1013,25 мб. Основной единицей давления в системе СИ, служит паскаль [Па]; 1 Па= 1 Н/м². В системе СИ давление 1013,25 мб эквивалентно 101325 Па или 101.3 кПа или 0,1 МПа

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой: -∆p=gρ∆z, где: p — давление, g — ускорение свободного падения, ρ — плотность воздуха, ∆z — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты (∆z>0) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Основное уравнение статики применимо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха ∆z.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. «Влияние изменения  атмосферного давления на организм»

2.1. Высотная болезнь  и ее профилактика

При подъеме на высоту атмосферное  давление понижается: чем выше над  уровнем моря, тем меньше атмосферное  давление. Так, на высоте 1000 м над  уровнем моря оно равно 734 мм рт. ст., 2000 м — 569 мм, 3000 м —526 мм, а на высоте 15000 м — 90 мм рт. ст.

При пониженном атмосферном  давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое  падение кровяного давления, наблюдаются  также изменения в крови в  виде увеличения количества красных  кровяных телец.

В основе неблагоприятного влияния  пониженного атмосферного давления на организм лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с  понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее  количество кислорода. В результате этого кровь недостаточно насыщается кислородом и не обеспечивает в полном объеме доставку его органам и  тканям, что приводит к кислородному голоданию (аноксемии). Более тяжело протекают подобные изменения при  быстром снижении атмосферного давления, что бывает при быстрых взлетах  на большую высоту, при работе на скоростных подъемных механизмах (фуникулерах  и т. п.). Быстро развивающееся кислородное  голодание затрагивает клетки головного  мозга, что вызывает головокружение, тошноту, иногда рвоту, расстройство координации  движений, понижение памяти, сонливость; сокращение окислительных процессов  в мышечных клетках ввиду недостатка кислорода выражается в мышечной слабости, быстрой усталости.

Практика показывает, что  подъем на высоту более 4500 м, где атмосферное  давление ниже 430 мм рт.ст., без подачи кислорода для дыхания переносится  тяжело, а на высоте 8000 м (давление 277 мм рт. ст.) человек теряет сознание.

Кровь, как и любая другая жидкость, при контакте с газообразной средой (в данном случае в альвеолах  легких) растворяет определенную часть  газов, — чем выше парциальное  давление их, тем большее насыщение  крови этими газами. При снижении атмосферного давления изменяется парциальное  давление составных частей воздуха  и, в частности, основных его компонентов— азота (78%) и кислорода (21%); вследствие этого из крови начинают выделяться эти газы до уравнивания парциального давления. Во время быстрого снижения атмосферного давления выделение газов, особенно азота, из крови настолько  велико, что они не успевают удаляться  через органы дыхания и скапливаются в кровеносных сосудах в виде мелких пузырьков. Эти пузырьки газов  могут растягивать ткани (вплоть до мелких надрывов), причиняя острую боль, а в некоторых случаях образовывать газовые тромбы в мелких сосудах, затрудняя кровообращение.

Описанный выше комплекс физиологических  и патологических изменений, возникающих  вследствие понижения атмосферного давления, получил название высотной болезни, так как эти изменения  связаны обычно с подъемом на высоту.

Профилактика высотной болезни. Одним из широко распространенных и эффективных мероприятий по борьбе с высотной болезнью является подача кислорода для дыхания при подъеме на большую высоту (свыше 4500 м). Почти все современные самолеты, летающие на большой высоте, и тем более космические корабли, оборудованы герметичными кабинами, где независимо от высоты и атмосферного давления за бортом давление поддерживается постоянным на уровне, вполне обеспечивающем нормальное состояние летного состава и пассажиров. Это одно из радикальных решений данного вопроса.

При выполнении физических и  напряженных умственных работ в  условиях пониженного атмосферного давления необходимо учитывать относительно быстрое наступление усталости, поэтому следует предусматривать  периодические перерывы, а в ряде случаев и сокращенный рабочий  день.

Для работы в условиях пониженного  атмосферного давления следует отбирать физически наиболее крепких лиц, абсолютно здоровых, преимущественно  мужчин в возрасте 20 — 30 лет. При  подборе летного состава требуется  обязательная проверка на так называемые тесты высотной квалификации в специальных  камерах с пониженным давлением.

Важную роль в профилактике высотной болезни играет тренировка и закаливание. Необходимо заниматься спортом, систематически выполнять  ту или иную физическую работу. Питание  работающих при пониженном атмосферном  давлении должно быть высококалорийным, разнообразным и богатым витаминами и минеральными солями.