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Der Druck beim Tauchen - Referat
Der Druck beim Tauchen
Und dessen Auswirkungen
1. Druck beim Tauchen
1.1 Druckveränderungen
Je weiter man im Wasser hinuntertaucht, desto größer wird der Druck. Bei 0 m, also bei Meereshöhe, beträgt der Druck 1 bar. In 10 m Tiefe beträgt er 2 bar, in 20 m 3 bar, usw. Also pro 10 m Tiefe steigt der Druck um 1 bar. Zu erklären ist dies durch die Masse des Wassers, die zunehmend auf einem lastet.
Ähnlich funktioniert das Prinzip bei steigender Höhe, z.B. beim Wandern. Doch sinkt der Druck dort nicht um 1 bar pro 10 m, sondern nur um 0,1 bar pro 1000 m, da die Luft eine geringere Dichte als das Wasser hat. Also herrscht erst bei einer Höhe von gut 1000 m z.B. ein Druck von 0,90 bar. Jedoch kann man den Luftdruck bei steigender Höhe nicht so genau wie bei steigender Wassertiefe berechnen, da die Luft mit zunehmender Höhe immer dünner wird.
1.2 Druckausgleich
Aufgrund der schnellen Druckzunahme unter Wasser ist es überaus wichtig, beim Abtauchen den Druckausgleich durchzuführen, denn alle mit luftgefüllten Räume sind dem Druck ausgeliefert, da sich das Volumen der Hohlräume bei zunehmendem Druck verkleinert.
Der Druckausgleich funktioniert nach dem Prinzip, dass man die Nasenflügel zusammendrückt und dann versucht, durch die Nase auszuatmen. Da die Luft dort aber nicht entweichen kann, muss sie auf einem anderen Weg hinaus. Dadurch gelangt diese Luft durch verschiedene Kanäle in die mit luftgefüllten Hohlräume im Ohr, oder den Nasennebenhöhlen.
Man sollte den Druckausgleich immer wieder dann durchführen, wenn man einen leichten Druck auf den Ohren spürt. Normalerweise wird dann ein erfolgreicher Druckausgleich durch ein Knacken oder Zischen im Ohr begleitet.
Wird ein Druckausgleich nicht erfolgreich abgeschlossen, sollte man es nach einer kurzen Pause nochmals versuchen. Wenn es nicht funktioniert muss man wieder etwas höher tauchen und es dort versuchen. Falls es auch dann nicht funktioniert muss man den Tauchgang abbrechen.
2. Tauchen mit der Pressluftflasche
2.1 Inhalt der Pressluftflasche
Die Pressluftflasche enthält ganz normale Luft, die wir zum Atmen benötigen. Jedoch ist diese Atemluft komprimiert, das heißt zusammengedrückt, damit mehr Luft hineinpasst. Beim Tauchen hat die Luft der Pressluftflasche fast immer einen Druck von 200 bar und hat meist ein Volumen von 10l, 12l oder 15l. Aufgabe des Druckminderers an der Flasche ist es, den Druck von 200 bar auf 10 bar abzusenken. Da dieser Druck aber zum Atmen immer noch zu hoch ist, muss er durch den Atemregler noch von 10 bar auf den Umgebungsdruck angepasst werden.
2.2 Funktionsweise des Atemreglers
Nachdem die Luft durch den Schlauch mit einem Druck von 10 bar bis zum Atemregler vorgedrungen ist, wird sie hier auf den momentan herrschenden Umgebungsdruck gesenkt. Da sich der Umgebungsdruck beim Abtauchen erhöht, muss der Atemregler zum Ausgleich die Luft aus der Flasche an den Umgebungsdruck anpassen. Würde er das nicht tun, könnte die Lunge zusammengedrückt werden, weil der Umgebungsdruck höher wäre als der Druck in der Lunge.
Wenn man einatmet, betätigt die Membran des Atemreglers einen Hebel, damit sich das Ventil öffnet und Luft unter dem jeweiligen Umgebungsdruck in den Atemraum gelangt. Der Grund dafür, dass die Membran den Hebel betätigt, ist der Unterdruck, der beim Einatmen entsteht. Beim Ausatmen öffnet der Überdruck aus dem Atemraum die Membran und die verbrauchte Luft kann ins Wasser entweichen.
3. Taucherkrankheiten
3.1 Bestandteile der Luft (àErklärungshilfe)
Die Luft, die wir einatmen, besteht zu 78% aus Stickstoff, der aber am Stoffwechsel nicht beteiligt ist und uns auch hier keine Schäden zufügen kann. Dann zu 21% aus Sauerstoff und zu 1% aus Kohlenstoffdioxid und Edelgasen. Beim Tauchen erhöht sich der Druck der einzelnen Bestandteile der Atemluft, sodass manche von ihnen ab bestimmten Tiefen für einen Taucher gefährlich werden können.
3.2 Dekompressionskrankheit (Caissonkrankheit)
(Definition: Das Wort „Dekompression“ bezeichnet den Aufstieg von der Tiefe her bis an die Wasseroberfläche. Das Gegenteil, die „Kompression“ bezeichnet den Abstieg im Wasser.)
Der Dekompressionsunfall kann also nur beim Aufsteigen vorkommen. Und zwar immer dann, wenn man die Dekompressionszeiten nicht einhält. Dekompressionszeiten sind Pausen, die man in bestimmten Abständen, beim Aufstieg durchführen und einhalten muss. Die Länge der verschiedenen Aufstiegszeiten hängt von der Tauchtiefe ab, die ein Taucher bei seinem Tauchgang erreicht hat. Durch die Dekompressionszeiten kann sich der Körper an den verminderten Druck gewöhnen und anpassen.
Der Grund für so einen Unfall ist daher der, dass diese Zeiten nicht eingehalten wurden und der Taucher dann zu schnell aufgetaucht ist. Denn beim Tauchen wird viel Stickstoff eingeatmet und dieser gelangt dann durch die Lunge ins Blut und kann sich so überall z.B. in den Geweben verteilen. Dort ist er dann durch den höheren Druck gelöst. Beim Aufsteigen wird genau dieser Stickstoff normalerweise abgeatmet. Steigt man jedoch zu schnell auf, indem man die Dekompressionszeiten nicht einhält, führt dies dazu, dass der Stickstoff nicht mehr abgeatmet wird und ausperlen kann, d.h. es bilden sich Gasblasen. Diese können dann die Blutgefäße oder Gewebeteile verstopfen.
Die Folgen können unterschiedlich ausfallen. So können die Symptome von Schmerzen an den Gelenken und Muskeln, Juckreiz und Hautrötungen bis hin zu Lähmungen, Absterben von Geweben und Verstopfen von Gefäßen reichen, was lebensbedrohlich sein kann.
3.3. Barotrauma
Einer der wichtigsten Regeln beim Tauchen heißt: „Nie die Luft anhalten!“ Warum das so wichtig ist hat den Grund, dass sich das Volumen bei zunehmendem und abnehmendem Druck verändert. Dadurch kann ein Barotrauma beim Aufstieg entstehen. Denn wenn man aufsteigt und dabei die Luft anhält, dehnt sich die Luft in der Lunge aus. Wenn das Volumen dann zu groß wird, kann die Lunge an einer Stelle „reisen“, d.h. es entsteht ein Lungenriss.
Quellen
http://www.leifiphysik.de/web_ph09/umwelt_technik/02tauchen/tauch_mit.htm
http://www.tauchversicherung.com/taucherkrankheiten/index.html
http://www.geo.de/GEO/technik/54540.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Barotrauma
Buch: Open Water Diver, Oliver Mielke & Thomas Kromp, Barakuda International Aquantautic Club
Buch: Physik 1 (Gymnasium Baden-Württemberg), Schroedel
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