Tauchen

• Tauchen
  • Ein Tauchgang liegt vor, wenn eine Person ins Wasser, in eine Kammer oder in eine andere Umgebung eintaucht und einem Druck ausgesetzt ist, der mehr als 0,1 atm über dem örtlichen Atmosphärendruck liegt, und wenn sie, um in einer solchen Umgebung zu überleben, Luft oder andere Atemgase mit einem Druck einatmet, der höher ist als der örtliche Atmosphärendruck
• Gase
  • Physikalische Eigenschaften von Gasen
    • Der atmosphärische Druck auf Meereshöhe beträgt 1 atm (entspricht 101,3 kPa) und ist der Druck, dem alle Teile des menschlichen Körpers auf Meereshöhe ausgesetzt sind
      • Wasser ist viel dichter als Luft (1 l Süßwasser wiegt 1 kg, während 1 l Luft 0,0012 kg wiegt)
      • eine 10 m hohe Wassersäule übt einen Druck von 1 atm aus, so dass der Körper des Tauchers pro 10 m Tiefe einen Anstieg des Umgebungsdrucks von 1 atm erfährt
        • In einer Tiefe von z. B. 30 m erfährt der Taucher also einen Gesamtdruck von 4 Atmosphären (3 Atmosphären durch den Druck des Wassers plus 1 weitere durch den Druck der Atmosphäre selbst)
  • Die Gasgesetze und die Gaslöslichkeit sind wichtige Faktoren beim Tauchen:
    • Das Boyle'sche Gesetz
      • besagt, dass bei konstanter Temperatur der Druck und das Volumen des Gases in umgekehrtem Verhältnis zueinander stehen:
        • PV=kwobei P der Gesamtdruck des Gases und V das Volumen des Gases ist. k ist eine Konstante für ein bestimmtes Gas oder Gasgemisch
        • Hohlräume im Körper, die Gas enthalten, werden durch den Druck beeinflusst, wie im Boyle'schen Gesetz angegeben
          • Zum Beispiel schrumpft die Luft in den Lungen, die ein Taucher mit angehaltenem Atem an der Oberfläche aufnimmt, in 10 m Tiefe auf die Hälfte des ursprünglichen Volumens, in 20 m Tiefe auf ein Drittel und so weiter
            • Gerätetaucher atmen mit dem Umgebungsdruck des Wassers, was ihnen ein leichtes Atmen ermöglicht.
              • je tiefer der Taucher jedoch geht, desto dichter wird das zugeführte Gas und desto schwerer wird die Atemarbeit
            • Wenn das Gasvolumen abnimmt und kein weiteres Gas angesaugt werden kann, um den Raum auszufüllen, wird er entweder vom Körpergewebe oder von der Kleidung gefüllt - diese Situation wird als "Quetschung" bezeichnet.
              
              
    • Daltonsches Gesetz der Partialdrücke
      • Der Druck, der von einem Gemisch nicht reagierender Gase ausgeübt wird, ist die Summe der Drücke, die von den einzelnen Gasen ausgeübt würden, wenn jedes für sich das gleiche Volumen einnehmen würde:
        • PtGesamt=P1+P2+...Pnwobei Pn der Partialdruck von Gas n und Ptotal der Gesamtdruck der Gase ist
          
          
    • Henrys Gesetz der Löslichkeit von Gasen in einer Flüssigkeit
      • Die Masse eines schwerlöslichen, aber inerten Gases, das sich in einer bestimmten Menge einer Flüssigkeit bei konstanter Temperatur auflöst, ist proportional zum Partialdruck dieses Gases über der Flüssigkeit
        • Mathematisch gesehen: mn=cnPn
          • wobei mn die Masse des Gases n ist, das sich in der Flüssigkeit auflöst, cn die Löslichkeitskonstante für das Gas n und Pn der Partialdruck des Gases n über der Flüssigkeit ist

Während Gase sehr komprimierbar sind, variiert der Grad der Komprimierbarkeit bei den Geweben im Körper

• So beginnt beispielsweise das Nervengewebe in einer Tiefe von ca. 150 m eine veränderte physiologische Funktion zu zeigen; Knochen werden jedoch erst bei wesentlich höheren Drücken verformt.

Physiologische Auswirkungen von erhöhtem Druck

• Die physiologischen Auswirkungen von Druckveränderungen auf den Taucher sind weitgehend auf die Gase zurückzuführen, die der Taucher einatmet. Der Tauchgang kann vereinfacht in zwei Phasen unterteilt werden:
  • 1. Das Abtauchen und der Aufenthalt in der Tiefe.
  • 2. Der Aufstieg - Dekompression