William Henry Άγγλος χημικός, γεννήθηκε στο Manchester την 12.12.1775 και απεβίωσε την 02.09.1836 στο Pendlebury.
Ο νόμος του
Henry έχει άμεση σχέση με την κατάδυση, μας βοηθάει να κατανοήσουμε καλύτερα τις αλλαγές τις οποίες υφίσταται το σώμα
μας σε μια κατάδυση.
Στο νόμο του Henry βασίζεται σε μαγάλο βαθμό και η θεωρία της αποσυμπίεσης, το θέμα είναι πολύ μεγάλο, θα προσπαθήσω να σας μεταφέρω
με όσο πιο απλά λόγια γίνεται, βασικά στοιχεία τα οποία σαν δύτες καλό είναι να τα γνωρίζουμε όλοι.
Ο νόμος του Henry
Σε σταθερή θερμοκρασία, η ποσότητα ενός αερίου που διαχέεται σε ένα υγρό είναι σχεδόν ανάλογη ως προς τη μερική
πίεση του αερίου.
Γενικά περί διαλυτότητας των αερίων στα υγρά
Η διαλυτότητα ενός αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογη ως προς την θερμοκρασία, ή αλλιώς, όσο αυξάνει η θερμοκρασία τόσο μειώνεται
η διαλυτότητα ενός αερίου μέσα σε ένα υγρό.
Άλλος ένας παράγοντας ο οποίος εμποδίζει την διαλυτότητα των αερίων στα υγρά είναι τα διάφορα στερεά σωματίδια τα οποία βρίσκονται
διαλυμένα μέσα στο υγρό, π.χ. το αλάτι στη θάλασσα, αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το θαλασσινό νερό περιέχει μικρότερη ποσότητα
οξυγόνου από ότι το γλυκό νερό ενός ποταμού ή μιας λίμνης.
Στο σημείο επαφής ανάμεσα σε ένα αέριο και ένα υγρό δημιουργείται διάχυση (Diffusion), δηλαδή μετακίνηση μορίων ανάμεσα στο αέριο
και το υγρό, επομένως η επιφάνεια είναι καθοριστικός παράγοντας για την ταχύτητα απορρόφησης του αερίου εφόσον δεν αλλάξει
η περιβαλλοντική πίεση και η θερμοκρασία του υγρού.
Όπως παρατηρούμε στο παρακάτω σχήμα, το ανοιχτό δοχείο έχει μεγάλη επιφάνεια επαφής, αντίστοιχα θα κορεστεί πολύ πιο γρήγορα
από ότι το υγρό της φιάλης η οποία έχει πολύ μικρή επιφάνεια επαφής.
Δυναμική ισορροπία(Κορεσμός)
Η εισχώρηση των μορίων ενός αερίου σε ένα υγρό είναι αναλογική ως προς τη μερική πίεση του αερίου, η έξοδος του είναι αναλογική
ως προς τη συσσώρευση-συγκέντρωση (Konzentration) του αερίου στο υγρό.
Υπάρχει μια συνεχόμενη κίνηση μορίων αερίου τα οποία διαχέονται (εισχωρούν) μέσα στο υγρό.
Ταυτόχρονα όμως συμβαίνει και το αντίστροφο, μόρια αερίου απελευθερώνονται από το υγρό προς το περιβάλλον έως ότου μετά από
κάποιο χρονικό διάστημα επανέλθει η δυναμική ισορροπία, δηλαδή, η ποσότητα των μορίων τα οποία απορροφούνται από το υγρό να είναι
ίδια με την ποσότητα των μορίων τα οποία απελευθερώνονται.
Η ποσότητα των μορίων η οποία είναι διαλυμένη μέσα στο υγρό παραμένει σταθερή παρ’ ότι συνεχίζει να υπάρχει απορρόφηση και ταυτόχρονα
απελευθέρωση μορίων.
Το υγρό παραμένει σε κατάσταση κορεσμού για όσο διάστημα δεν αλλάξει η πίεση περιβάλλοντος και η θερμοκρασία του υγρού.
Η σταθερή σχέση αυτής της αναλογίας ονομάζεται διαλυτότητα ή δείκτης διαλυτότητας των αερίων.
Διαλυτότητα αερίου i = Κορεσμός i / Μερική πίεση i
Ο νόμος του Henry σε σχέση με την κατάδυση.
Στο φυσικό μας περιβάλλον (ατμ. πίεση) οι ιστοί του σώματος έχουν απορροφήσει άζωτο Ν
2 και βρίσκονται σε κατάσταση δυναμικής
ισορροπίας (κατάσταση κορεσμού) έως ότου αλλάξει θετικά ή αρνητικά η πίεση περιβάλλοντος στην οποία βρισκόμαστε.
Αυξάνοντας σταδιακά την πίεση, όπως γίνεται σε μια κατάδυση, αρχίζει άμεσα η απορρόφιση επιπλέον αζώτου Ν2 από τους ιστούς,
ανάλογα πάντα με την πίεση και το χρόνο έκθεσης, αντίστροφα με την σταδιακή μείωση της πίεσης το άζωτο αποβάλλεται.
Είναι μια συνεχόμενη διαδικασία έως ότου βρεθούμε σε περιβάλλον με σταθερή πίεση, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα ανάλογα
με την πίεση και το χρόνο έκθεσης επανέρχεται ξανά η δυναμική ισορροπία.
Το άζωτο παραμένει “εγκλοβισμένο“ στους ιστούς για όσο διάστημα δεν υπάρχουν “μεγάλες” ή “γρύγορες” μεταβολές πιέσεων.
Όταν ο δύτης ξεκινήση την άνοδο, αρχίζουν να απελευθερώνονται όλο και περισσότερα μόρια αζώτου από τους ιστούς.
Με ελεγχόμενη ταχύτητα ανόδου, το οποίο σημαίνει σταδιακή ελεγχόμενη μείωση της πίεσης (μέγιστη ταχύτητα ανόδου 10m/min)
όπως υποδεικνύετε π.χ από τους πίνακες αποσυμπίεσης ή τα DC, τα “απελευθερομένα” μόρια αζώτου παραμένουν σε διαλυμένη
μορφή στους ιστούς και στο αίμα τα οποία μεταφέρονται μέσω του κυκλοφορικού συστήματος στις κυψελίδες των πνευμόνων
όπου μετά από την ανταλλαγή των αερίων εκπνέονται φυσιολογικά.
Αν παραβιαστεί η ταχύτητα ανόδου ή οι στάσεις αποσυμπίεσης, τότε απελευθερώνονται βίαια μεγάλες ποσότητες μορίων αζώτου
τα οποία εξελίσσονται σε φυσαλίδες οι οποίες ως γνωστό φράζουν τριχοειδή κύτταρα στο κυκλοφορικό σύστημα με συνέπεια
την εμφάνιση συμπτωμάτων νόσου ελαφριάς ή βαριάς μορφής ανάλογα με το προφίλ κατάδυσης.
Είναι επίσης γνωστό ότι σε κάθε κατάδυση δημιουργούνται μικροφυσαλίδες οι οποίες κάτω από ομαλές συνθήκες δεν προκαλούν
κανένα πρόβλημα διότι μεταφέρονται μέσω του κυκλοφορικού συστήματος (από το αίμα) στις κυψελίδες των πνευμώνων όπου
εκεί λόγω της υφιστάμενης διαφοράς εσωτερικής και εξωτερικής πίεσης συρρικνώνονται σε βαθμό αυτοκαταστροφής και στη συνέχεια
αποβάλλονται φυσιολογικά με την εκπνοή.
Στην παρακάτω εικόνα παρατηρούμε τα εξής:
p1, επιφάνεια
Το σχήμα στην εικόνα επάνω αριστερά, συμβολίζει την μετακίνηση μορίων αερίου στους ιστούς λίγο πριν την κατάδυση.
Βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία.
P2, φάση συμπίεσης
Το σχήμα p2, φάση συμπίεσης (μέγιστο βάθος) κάτω αριστερά, η κίνηση των μορίων είναι από την μεγαλύτερη προς την μικρότερη
πίεση των ιστών Cx και χρειάζεται μεγάλο χρονικό διάστημα μέχρι να βρεθούν σε πλήρη δυναμική ισορροπία.
Στις συνηθισμένες καταδύσεις αναψυχής μεσαίοι και αργοί ιστοί δεν φτάνουν ποτέ σε δυναμική ισορροπία.
Αυτή η διαδικασία θα συνεχίζεται όσο βρισκόμαστε στη φάση ισοπίεσης (ισοβαρική πίεση = σταθερή πίεση).
P2, φάση συμπίεσης (στο τέλος χρόνου βυθού)
Στο τέλος χρόνου βυθού (σχήμα κάτω δεξιά) οι ιστοί βρίσκονται ακόμα σε φάση συμπίεσης και έχουν απορροφήσει μεγάλη ποσότητα
μορίων αερίου, συνεχίζεται όμως η απορρόφηση από την μεγαλύτερη προς την μικρότερη πίεση των ιστών C2.
Σε αυτό το σημείο αρχίζει η άνοδος, η πίεση μειώνεται σταδιακά μέχρι την έξοδο μας στην επιφάνεια.
Με το έναρξη της ανόδου και την σταδιακή μείωση της περιβαλλοντικής πίεσης αρχίζει η απελευθέρωση των μορίων αντίστροφα από
την μεγαλύτερη προς την μικρότερη πίεση, τα μόρια αερίου τα οποία απελευθερώνονται είναι περισσότερα από αυτά που απορροφούνται/
δεσμεύονται (συνεχίζουν να εισχωρούν στους ιστούς).
P2, φάση αποσυμπίεσης (στην επιφάνεια)
Αφού τηρηθεί η ταχύτητα ανόδου (μέγιστη 10 m/min) και δεν παραβιαστούν οι όποιες στάσεις αποσυμπίεσης, ολοκληρώνεται η κατάδυση
ομαλά και η αποσυμπίεση των ιστών συνεχίζεται για μεγάλο χρονικό διάστημα στην επιφάνεια, ανάλογα με το προφίλ κατάδυσης έως
ότου όλοι οι ιστοί επανέλθουν ξανά σε δυναμική ισορροπία, δηλαδή η ποσότητα απορρόφησης των μορίων αερίου να είναι ίδια
με την ποσότητα μορίων αερίου η οποία απελευθερώνεται.
Χρήστος Ευθυμίου