Beim Eintauchen in eine Flüssigkeit verliert ein Körper so viel an Gewicht, wie die von ihm verdrängte Flüssigkeit wiegt Dies kann in der Praxis folgende Konsequenzen haben:
a) Ein Schnorchler schwimmt an der Wasseroberfläche: er hat Auftrieb. Das von ihm verdrängte Wasser hat eine größere Dichte als der eingetauchte Körper, so dass das verdrängte Wasser auch ein größeres Gewicht als der Körper hat und ihn somit zur Wasseroberfläche auftreibt.
b) Ein Taucher schwebt nahezu gewichtslos im Wasser: er hat weder Auftrieb noch Abtrieb. Das Wasser und der untergetauchte Körper haben die gleiche Dichte; Gewicht und Gewichtsverlust heben sich auf. Man sagt, der Taucher ist austariert, er befindet sich im hydrostatischen Gleichgewicht.
c) Der Taucher sinkt ab: er hat Abtrieb. Der untergetauchte Körper hat ein größeres Gewicht als das von ihm verdrängte Wasser, so dass, nach Abzug des Gewichtsverlustes, Abtrieb die Folge ist. Dies ist der Fall, wenn mit Zusatzgewichten (Bleigewichte oder Tauchringe) getaucht wird (vgl. Lüchtenberg 1988, 39). [...]
Gliederung:
1. Tauchphysik
1.1 Archimedisches Prinzip
1.2 Druck
1.2.1 Atomsphärischer Druck
1.2.2 Hydrostatischer Druck
1.3 Gesetz von Boyle-Mariotte
1.4 Wärmehaushalt
2. Tauchmedizin
2.1 Atmung
2.2 Apnoe - Dauer
2.3 Hyperventilation
2.4 Schwimmbad-Blackout
2.5 Grenztauchtiefe
2.6 Schnorchellänge
2.7 Barotrauma
2.7.1 Barotrauma der Lunge
2.7.2 Barotrauma des Ohrs
2.7.3 Barotrauma der Nasennebenhöhlen
2.7.4 Barotrauma der Augen
2.7.5 Barotrauma der Zähne
2.8 Lungenüberdruckunfall mit Presslufttauchgerät
3. Literatur
1. Tauchphysik
1.1 Archimedisches Prinzip
Das archimedische Prinzip besagt:
Beim Eintauchen in eine Fl ü ssigkeit verliert ein K ö rper so viel an Gewicht, wie die von ihm verdr ä ngte Fl ü ssigkeit wiegt
Dies kann in der Praxis folgende Konsequenzen haben:
a) Ein Schnorchler schwimmt an der Wasseroberfläche: er hat Auftrieb. Das von ihm verdrängte Wasser hat eine größere Dichte als der eingetauchte Körper, so dass das verdrängte Wasser auch ein größeres Gewicht als der Körper hat und ihn somit zur Wasseroberfläche auftreibt.
b) Ein Taucher schwebt nahezu gewichtslos im Wasser: er hat weder Auftrieb noch Abtrieb. Das Wasser und der untergetauchte Körper haben die gleiche Dichte; Gewicht und Gewichtsverlust heben sich auf. Man sagt, der Taucher ist austariert, er befindet sich im hydrostatischen Gleichgewicht.
c) Der Taucher sinkt ab: er hat Abtrieb. Der untergetauchte Körper hat ein größeres Gewicht als das von ihm verdrängte Wasser, so dass, nach Abzug des Gewichtsverlustes, Abtrieb die Folge ist. Dies ist der Fall, wenn mit Zusatzgewichten (Bleigewichte oder Tauchringe) getaucht wird (vgl. Lüchtenberg 1988, 39).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 1: Das Archimedische Prinzip (aus Lüchtenberg 1988, 38)
1.2 Druck
Unter Druck versteht man das Verhältnis von Kraft zur Fläche, d.h. Druck = Kraft / Fläche
Jeder Körper hat eine Masse und ein Gewicht. Die Kraft des Gewichtes gibt an, mit welcher Stärke die Masse (auf der Erde) auf die Unterlage drückt. 1kg Masse drückt mit einer Kraft von 9,81N (Newton) (der Einfachheit wegen ersetzt man im Tauchsport die Zahl durch 10N). Der Druck ist das Verhältnis von senkrechter Kraft zur Auflagefläche und wir in Newton/Meter² angegeben.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.2.1 Atmosphärischer Druck (Luftdruck)
Die Gase der Atmosphäre üben auf die Oberfläche eine Gewichtskraft aus. Über jedem Quadratzentimeter Erdoberfläche steht ca. 1kg Luft mit einer Gewichtskraft von 10N, es herrscht dort also ein Luftdruck von 10N/cm² = 1bar.
Dies ist vergleichbar mit einer Wassersäule von 10m (genauer 10,33m) Höhe auf 1cm ² Grundfläche.
Der Mensch ist ständig diesem Luftdruck (1bar) ausgesetzt, der auf seinem Körper lastet. Diesen Druck empfindet der Mensch jedoch nicht, da dem Druck von außen ein gleicher Druck von innen entgegenwirkt. Spürbar dagegen ist für den Menschen eine schnelle Druckveränderung, z.B. Autofahren im Gebirge, das Fliegen im Düsenjet und für den Taucher das Eintauchen ins Wasser sowie das Auftauchen aus dem Wasser (vgl. Lüchtenberg 1988, 33).
1.2.2 Hydrostatischer Druck (Wasserdruck = Schweredruck des Wassers)
Zusätzlich zu dem bestehenden Erdatmosphärendruck drückt die Gewichtskraft des Wassers auf den Körper des Tauchers. Da die Dichte des Wassers ca. 800-mal größer ist als die Dichte der Luft ist verständlich, das bereits eine Wassersäule von 10 m (pro cm²) den Druck von 1bar erreicht.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tabelle 1: Wasserdruck im Verhältnis zur Tiefe (aus Schulz 1995, 16)
1.3 Das Gesetz von Boyle-Mariotte
Wasser ist im Gegensatz zur Luft inkompressibel. Gase und somit auch die Luft sind kompressibel, d.h. sie werden bei steigendem Druck zusammengepresst. Das Gesetz von Boyle-Mariotte besagt folgendes:
Bei gleich bleibender Temperatur ist das Produkt aus Druck (p) und Volumen (V) f ü r eine abgeschlossene Gasmenge stets konstant:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Anders ausgedrückt: Der Druck und das Volumen verhalten sich antiproportional
Bsp.: Ein an der Wasseroberfläche mit Luft gefüllter Ballon (unserer Lunge vergleichbar) hat eine Größe bzw. ein Volumen von 6 Liter. Ein Taucher bringt ihn auf 10m Tiefe. Ergebnis: Durch den dort herrschenden Umgebungsdruck von 2bar wird der Ballon bzw. sein Gas auf eine Größe von 3 Litern komprimiert. In einer Tiefe von 20m hat das Volumen des Ballons nur noch eine Größe von 2 Litern (es herrscht ein Druck von 3bar).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tabelle 2: Boyle-Mariottesche Gesetz (aus Schulz 1995, 17)
1.4 Wärmehaushalt
Die Wärmekapazität von Wasser ist 3200-mal größer als die der Luft. Demnach muss für eine gleiche Temperaturerhöhung dem Wasser 3200-mal mehr Wärme zugeführt werden. Die Wärmeleitfähigkeit des Wassers ist rund 25fach größer als die der Luft. Bei großen Temperaturdifferenzen zwischen Körperoberfläche des Tauchers und dem Wasser kann es zu erheblichen Wärmeverlusten und somit zur Unterkühlung des Tauchers kommen.
2. Tauchmedizin
2.1 Atmung
Die Atmung hat zwei Aufgaben:
a) dem Körper Sauerstoff zuzufügen, der für die Verbrennung im Körper (Verwertung der Energie der Nährstoffe) notwendig ist
b) das durch Stoffwechselvorgänge entstandene Kohlendioxid abzugeben
Pro Atemzug werden in Ruhe etwa 500ml ventiliert. Neben diesem Atemzugvolumen existieren Reserven, wenn die Ein- und Ausatmung maximal beansprucht wird (inspira- torisches und exspiratorisches Reservevolumen). Zusammengenommen wird das Volumen, das willkürlich maximal ein- und ausgeatmet werden kann, als Vitalkapazität der Lunge bezeichnet. Das Residualvolumen bildet zusammen mit dem willkürlich ventilierbaren Atemvolumen (Vitalkapazität) die Totalkapazität.
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