Jméno: Martin Rajnoha Datum: Dýchání kapalin

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Jméno: Martin Rajnoha Datum: 25. 5. 2010. Dýchání kapalin"

Radek Špringl
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Jméno: Martin Rajnoha Datum: Referát na téma: Dýchání kapalin Dýchání kapalin Průměrná hloubka světového oceánu dosahuje téměř čtyř kilometrů. Potápěči se však nedostali hlouběji než několik set metrů. I nejrafinovanější směs dýchacích plynů se totiž v určité vzdálenosti od hladiny stává smrtelně jedovatou. Zdánlivě šíleným způsobem: dýchat vodu nebo nějakou jinou kapalinu. Instinkty velí suchozemským tvorům vyhnout se nadechnutí vody. Má to své opodstatnění: po vniknutí kapaliny do plic obvykle následuje smrt. Největší bariérou je tlak vody, který s každými deseti metry směrem dolů stoupá o stejnou hodnotu, jakou má atmosférický tlak na hladině moře. Už v několika desítkách metrů tedy na tělo působí zátěž, která dá v součtu váhu nákladního vozu. Většina tkání je sice nestlačitelných, kvůli tělním dutinám by ale tlak člověka zahubil. Proto musí potápěč dýchat vzduch pod stejným tlakem, jaký má voda v hloubce, kde se nachází. Toto řešení využívají lidé v potápěčských zvonech pravděpodobně od dob antiky a v těžkých skafandrech od 19. století. Ukázalo se ale, že vzduch dýchaný pod tlakem se ve větších hloubkách stává vrahem. Už muži v potápěčských zvonech a skafandrech se setkali se smrtícími účinky dusíku. Ten se totiž pod tlakem rozpouští v krvi a při výstupu zpění. Bublinky ucpou cévy, což vede k embolii, ochrnutí a ke smrti. Navíc při sestupu do hlubin působí dusík omamně. Tělo dusík nepotřebuje, takže by se zdálo logické jej z dýchané směsi vyloučit. Jenže samotný kyslík je už v hloubce deseti až patnácti metrů smrtelně jedovatý. Proto musí být ředěn, aby jeho množství ve směsi nebylo větší než na hladině. Směs pro velké hloubky tak obsahuje jen malý podíl kyslíku. Zbytek doplňuje neutrální plyn, jenž nemá omamné účinky. Používá se hélium, s nímž se dá ponořit do několika set metrů. Níže však už i ono působí na nervovou soustavu. Vnucuje se myšlenka nahradit hélium vodíkem. Ten je ovšem ve směsi s kyslíkem třaskavý. Přesto švédský inženýr Arne Zetterström přišel na to, jak problém obejít. Ve velkých hloubkách už může, dokonce musí, být kyslíku ve směsi velmi málo. Stačí, když ve čtyřiceti metrech potápěč přejde z dýchání normálního vzduchu na bezpečnou směs zvanou hydrox, která je tvořena čtyřmi procenty kyslíku a 96 procenty vodíku. Při zkoušení této myšlenky Arne Zetterström roku 1945 zahynul. I když tragédii nezavinil princip, ale pochybení doprovodné lodi, bádání na dlouho ustalo. Teprve v poslední době se některé výzkumné organizace k hydroxu vracejí a testují přidávání stopových množství dalších plynů. Pokusy směřují k počítačem ovládanému skafandru pro extrémní hlubiny, v němž potápěč dostává v každé hloubce jinou směs dýchacích plynů. Hranice této technologie však leží v řádu stovek metrů.

Zdánlivě šíleným způsobem: dýchat vodu nebo nějakou jinou kapalinu. Instinkty velí suchozemským tvorům vyhnout se nadechnutí vody.

2 Pokusy na lidech Plíce v principu fungují velmi podobně jako žábry. V obou případech dochází na membránových strukturách k výměně plynů mezi krví a okolím. Kdyby tedy člověk místo plynů dýchal vodu, všechny zásadní problémy hlubinného potápění by byly vyřešené. Už v 60. letech minulého století Johannes S. Kylstra z univerzity v holandském Leydenu vypočítal, že něco takového je teoreticky možné. U hladiny se sice mnoho kyslíku nerozpustí, ale právě ve velkých hloubkách (pod vysokým tlakem) pojme voda dostatečné množství životadárného plynu. Vědec nasytil vodu solemi tak, aby její hustota odpovídala hustotě krve, pak ji obohatil kyslíkem a nutil v ní přebývat pokusná zvířata. Úspěch byl jen částečný: myši přežily až osmnáct hodin, pak ale hynuly. Slaná voda nestačila z krve odebírat kysličník uhličitý. Dýchání husté kapaliny je také mnohem namáhavější. Ukázalo se však, že čím větší živočich, tím lépe prochází kapalina dýchacími cestami. Johannes Kylstra později v pokusech pokračoval v USA. Koncem 60. let dýchal hlubinný potápěč Francis Falejczyk v jeho laboratoři solný roztok. Pro jistotu pouze jednou plící, druhá byla dočasně vyřazena z provozu. Potápěč prohlásil, že necítil obtíže, vylévání vody z jeho plic však bylo po pokusu poměrně dramatické. Přelom ve výzkumu přinesl rok Americký vědec Leland Clark při vývoji umělé krve zjistil, že problém vylučování kysličníku uhličitého řeší kapalné fluorkarbonáty, mezi něž patří i známý freon. Clarkova pokusná zvířata dýchala látku zvanou perfluorkarbon a přežívala až několika týdnů. Počátkem 90. let už kapaliny na bázi kyslíkem obohacených fluorkarbonátů dýchali i psi. Po několika hodinách se je dařilo převést zpět na dýchání vzduchu. Pokusná zvířata přitom přežívala v tlaku odpovídajícímu hloubce 700 metrů. Brzy se našlo první praktické využití - nikoliv v mořských hlubinách, ale v nemocnicích. Předčasně narozené děti často umírají na selhání plic a někdy jim nepomůže ani nucená ventilace, protože jejich dýchací orgán ještě není vyvinutý. Vědci je proto nechali dýchat nově vyvinutou a schválenou kapalnou látku známou pod komerčním názvem perflubron. Vedle diskusí o hloubkovém potápění se teď objevují návrhy na uplatnění dýchání kapalin v letectví a astronautice. Plíce a další dutiny lidského organismu jsou při velkém zrychlení hodně zranitelné. Kdyby však pilot místo vzduchu dýchal kapalinu, přežil by manévry, které jinak končí smrtí. Jaký bude skafandr pro velké hloubky Potápěč v takovém skafandru dýchá kapalinu na bázi fluorkarbonátů, která je obohacená rozpuštěným kyslíkem. Médium proudí v uzavřeném okruhu, v němž je dodáván kyslík a odebírán oxid uhličitý. Počítač sleduje obsah plynů, teplotu dýchací kapaliny, tělesné funkce potápěče a další parametry. Přístroj by nenechával námahu spojenou s dýcháním kapaliny na člověku, ale sám by fluorkarbonát čerpal do plic i ven. Kritickým okamžikem je plnění plic kapalným médiem, jejich vyprazdňování po skončení mise a první hodiny po návratu k dýchání vzduchu. To se neobejde bez lékařské asistence.

Kylstra z univerzity v holandském Leydenu vypočítal, že něco takového je teoreticky možné.

3 Hloubkové rekordy *potápěč bez přístroje: 209 m (Patrick Musimu, 2005) * potápěč s dýchacím přístrojem: 330 m (Pascal Barnabe, 2005) * vojenská atomová ponorka třídy Ohio: oficiálně 300 m * batysféra (kabina spuštěná na laně): 923 m (1932) * vorvaň: 1150 m * mořská želva: 1200 m * maximální operační hloubka miniponorky Alvin s tříčlennou posádkou: 4500 m * batyskaf Trieste se dvěma muži: m (1960) * výzkumný robot Kaiko: m (1995) * nejhlubší místo oceánu: (hlubina Challenger)

vorvaň: 1150 m * mořská želva: 1200 m * maximální operační hloubka miniponorky Alvin s tříčlennou posádkou: 4500 m *

Podobné dokumenty

Vzduchová technika v potápění

Vzduchová technika v potápění (Funkce plicních automatik ) 8.1.2003 Čillík, Buřil 1 V bodech Historie potápění Vidění pod vodou Slyšení pod vodou Plicní automatika 8.1.2003 Čillík, Buřil 2 Historie potápění