гелио кислород

[Максим Васильев]

Дальнейшие дискуссии тут ни к чему не приведут. Уважаемый Яшин пишет:

"Напоследок приведу в переводе кусочек из давнишней статьи в AquaCorps, весьма покзательный: "Поскольку на нагрев гелия будет затрачено меньше тепла, теплопотери при погружениях на гелиевых смесях ниже, чем на воздухе. Но всё же дайверы продолжают отмечать холод во время погружений. Можно предположить, что это просто субъективные ощущения."
Коротко и ясно: кто мерзнет, тот просто невротик. "

но опять через пару постов возвращается на:

"Просто дыхание гелиевыми смесями вызывает большие теплопотери, не смотря на меньшую теплоемкость гелия. "

Короче, смысла что либо тут писать больше нет.

[BKC]

Сначала посмотрим на всю эту бню...

(Остаётся вопрос о роли испарения в лёгких. Это можно посчитать, кстати.)

Да, чтобы "закончить" с темой...
И, заодно, пролить бальзам на душу Андрея Яшина. (А почему нет?)
Да и интересно это, на самом деле.

Для начала - все наверное помнят как некомфортно, жарко и противно когда влажность высокая. Хрен охладишься пока пива холодного в организм не введёшь. С чего бы это?

Об испарени воды в лёгких и её вкладе в охлаждение тушки.
Исходная гипотеза. Вдыхаем абсолютно сухой воздух. Поверхность альвеол всегда получает достаточно воды для испарения её во внутреннюю полость. Газ в альвеолах - это мы уже считали - очень быстро термализуется и, следовательно столь же быстро насыщается парами воды. На испарение этой воды требуется энергия, которая тоже будет унесена при выдохе вместе с парами воды.
Всё. Дальше - обещанная арифметика.

Теплота испарения воды = 2,26 kJ/g = 41 kJ/Mole = 41000 J/Mole.

Вспоминаем, что теплоёмкость воздуха (при давлении 1 атм) = 29 J/(Mole C)

Следовательно при дыхании комнатным воздухом (25 С) 1 моль газа пройдя через лёгкие (нагревшись до 37 С) унесёт 348 J.

При этом содержание воды в альвеолярном воздухе (насыщенные пары вода при 37 С) равно 0,053 атм, т.е. 0,053 (5,3%) от содержания воздуха.
Следовательно этот же моль воздуха унесёт ещё 0,053 моля воды, на испарение которой потребовалось 2160 J, т.е. в 6 раз больше энергии, чем на нагрев собственно воздуха.

Вывод: основные теплопотери присходят за счёт испарения вода из лёгких. Понятно, почему так трудно охладиться во влажную тёплую погоду! (Воды из лёгких будет меньше испаряться если она уже была во вдыхаемом воздухе. При температуре "на улице" 37 С и 100% влажности этот механизм охлаждения не работает совсем.)

Это для сухого воздуха и
25 С - 86% теплоотвода за счёт испарения.
при уменьшении температура воздуха:
0 C - 67%
-20 C - 57% теплоотвода за счёт испарения в лёгких.

На самом деле в обыденной жизни влажность воздуха не бывает нулевой и вклад испарения несколько меньше.
При дыхании же сжатым воздухом - он всегда сухой.
(Здесь, кстати, пару нежных слом о старых аппаратах с двумя гофрированными шлангами - там вода в шлангах не редкость.)

Далее, ближе к водолазам-глубоководникам. Все цифры выше - для давления 1 атм (поверхность). При увеличении давления газа (погружении) все рассчёты по испарению воды остаются справедливыми - давление насыщенных паров воды не меняется при изменении общего давления, оно зависит только от температуры.)
А вот относительное содержание паров воды в альвеолах (в выдыхаемом газе) падает с глубиной.

Т.е. на глубине 100 м (глубокий воздух ) при 25 С роль испарения в теплопотерях будет уже только 36% (соответственно 15% при 0 С).


Ну и наконец о гелии и воздухе.
Вроде всё должно быть понятно. Роль охлаждения за счёт испарения несколько выше ибо собственная теплоёмкость несколько ниже.
В самом первом примере (1 атм и 25 С) - больные в палате в случае гелия будем иметь 90% охлаждения за счёт испарения в лёгких.)
Суммарный теплоотвод в рассчёте на литр газа будет по-прежнему больше в случае воздуха, но (доктор Яшин - внимание!).... на 4%.

Т.е. в этом случае нет никакой разницы и все реакции больных - чисто реакции на их ощущения, а не на реальное охлаждение.
(Заметим/напомним, что в носу-рту-гортани гелий по прежнему будет давать ощущение более холодного газа! это мы уже проходили...)

Соответственно на глубине 200 м (ГКС) испарение будет вносить всего 29% (25 С) и 12% (0 С).
Так что подогрев смеси очень важен на глубине и практически ничего не меняет на поверхности.
На поверхности более важно увлажнять вдыхаемый воздух.

Sorry за много буков... и цифиров...

[Максим Васильев]

Ну и закончу так:

http://www.rcjournal.com/contents/06.06/06.06.0608.pdf

2 Яшин: почитайте плиз

[BKC]

http://www.rcjournal.com/contents/06.06/06.06.0608.pdf
2 Яшин: почитайте плиз

М.В.!

Хммм.... и вечно я во что-нибудь вляпаюсь...

"Although the thermal capacity of helium is higher than that of air, there are fewer molecules of helium in a given volume because heliox is less dense, so heliox’s thermal capacity is less than that of the same volume of air."

Т.е. начинают-то они с той же удельной теплоёмкости (не молярной) - её в технике обычно используют. А дальнейшее объяснение (подчёркнуто мною)... Уши вянут, глаза наливаются кровью и хочется (очередной раз) возопить: ёх вашу мать, чож ето делается, блин!

Так что зря Вы её сюда - таких ошибок здесь и своих хватает.
(Причина, кстати, та же самая: ответ авторы знают - правильный ответ, а в объяснении что ни попадя пишут. И это публикация в реферируемом журнале! Реальная жизнь, однако... )

Давайте лучше цитировать наших, совковых учёных...

ШУТКА...

[Максим Васильев]

Это не ошибки, почитайте дальше:

Thermal Conductivity
Thermal conductivity is a measure of a substance’s capacity
to conduct heat. The coefficients of thermal conductivity
for helium and air are 352 cal/cm/s/°K and 58
cal/cm/s/°K, respectively. The high thermal conductivity
of helium explains why helium affects the accuracy of
hot-wire flow sensors, such as those used in some ventilators.
Heat loss occurs if the body is surrounded by heliox
rather than by air, because heat conductance is the major
factor in skin heat loss. However, respiratory heat loss
depends on heat capacity, not conductance. Although the
thermal capacity of helium is higher than that of air, there
are fewer molecules of helium in a given volume because
heliox is less dense, so heliox’s thermal capacity is less
than that of the same volume of air. Thus, less heat is lost
breathing heliox, so it should not result in hypothermia. If
heliox is administered via face mask, however, the face
may feel cool.

[BKC]

Это не ошибки, почитайте дальше:

Так это как раз то, что я сделал!

Прочтите предыдущий пост. Ошибочное предложение подчёркнуто мною.
Авторы пишут (даже повторять как-то стыдно ), что в единице объёма содержится меньше молекул гелия потому, что гелиокс менее плотный. Это если дословно переводить. Что они имели в виду и понимали ли что пишут - это другой вопрос.
В единице объёма всегда одинаковое количество молекул, будь то гелий или воздух! Просто молекулы гелия легче.


Да, глянул наконец на эту статью. Максим, если коротко - хреновая статья. В смысле абсолютно нелепая и не ко времени.

Все авторы - сотрудники медицинских учреждений. Судя по приведённой мною ошибке, они врачи - ни один более-менее образованный физик/химик не должен был такого пропустить. Статья же - собрание неких физических бынальностей, надёрганых из учебников. Всякий должен писать о своём, в чём понимает, а не что прочесть и скопировать может. Я так считаю, во всяком случае - знаю, что далеко не все это мнение разделяют, особенно в США.

Да и дата публикации... 2006 г. Такой обзор мог бы представлять интерес (для образования медиков скажем) лет 20-30 назад. Чисто ПМСМ.

[Максим Васильев]

Это не ошибки, почитайте дальше:

Так это как раз то, что я сделал!

Прочтите предыдущий пост. Ошибочное предложение подчёркнуто мною.
Авторы пишут (даже повторять как-то стыдно ), что в единице объёма содержится меньше молекул гелия потому, что гелиокс менее плотный. Это если дословно переводить. Что они имели в виду и понимали ли что пишут - это другой вопрос.
В единице объёма всегда одинаковое количество молекул, будь то гелий или воздух! Просто молекулы гелия легче.

Может перевод страдает? Мой английский скажем так... заржавел

[Андрей Яшин]

Напоследок 2 ВКС

На испарение этой воды требуется энергия, которая тоже будет унесена при выдохе вместе с парами воды.

Далеко не вся. Учитесь. Совершенствуйтесь.

[BKC]

Может перевод страдает? Мой английский скажем так... заржавел

Не, с переводом всё хорошо.
Да, я там, в предыдущей заметке, дописал немного...

Напоследок 2 ВКС

На испарение этой воды требуется энергия, которая тоже будет унесена при выдохе вместе с парами воды.

Далеко не вся.

Ну конечно не вся. Конечно есть детали. Дана оценка вклада испарения. Максимального, если хотите. Думаю, что учёт деталей, не сильно изменит результат.
(Вы же сами подняли вопрос о важности испарения. Или вам побазарить в основном?...)
Более точная оценка может быть интересна именно с точки зрения сравнения ГК смеси и воздуха.
Однако, основываясь на прошедшем обсуждении, боюсь, что это уже за пределами возможной дискуссии с Вами.
Ибо, во-вторых, результат Вам опять не понравится.
А во-первых, для любого обсуждения необходимо желание установить истину, а не желание отстоять свои заблуждения.
Да и не место здесь.

Учитесь. Совершенствуйтесь.

Дорогой Андрей Яшин!
У Вас совесть-то есть?
Ладно, не обижайтесь - это Вам:


Удачи Вам во всём!

[Максим Васильев]

Занавес!

[AnthonU]

Занавес!

Антракт!

[Crazzzy]

Да не. Не антракт. Просто у меня времени нет ответить. До антракта очень далеко, попытки аппелтровать к учебику физики и рассуждениея о количестве молекул, возбуждении рецепторов говорят о том, что авторы, вы уж необижайтесь, имеют неглубокие познания о механизмах теплопередачи.
Я завтра уматываю в Крым, поэтому все эти дни собираюсь, и закрываю вопросы на работе. По возвращениии обязательно отвечу.

Но ! 2 ВКС: Я как раз не усложняю задачу, а пытаюсь понять весь процесс в комплексе. Именно упрощение приводит Вас к неверным выводам ИМХО. С Вашей точки зрения, альвеола - это микробъём (диаметром 0,2 мм) с бесконечно толстыми стенками, бесконечным запасом тепла, и моментально проходящим теплообменом. ИМХО, это та самая модель, которая что-то показывает, но имеет отдалённое отношение к реальности.

[Skelter]

Ну и наконец о гелии и воздухе.
Вроде всё должно быть понятно. Роль охлаждения за счёт испарения несколько выше ибо собственная теплоёмкость несколько ниже.
В самом первом примере (1 атм и 25 С) - больные в палате в случае гелия будем иметь 90% охлаждения за счёт испарения в лёгких.)
Суммарный теплоотвод в рассчёте на литр газа будет по-прежнему больше в случае воздуха, но (доктор Яшин - внимание!).... на 4%.

Ну вообще-то чтобы тему закрыть надо определить какое количество воды будет уносить гелий. В твоих рассуждениях подразумевается что такое же, как и воздух, а это не так.

В остальном вопросов нет.

[AnthonU]

Люди с 10 октября, может быть из последних сил, дискуссию поддерживают. А тут: Определить количество воды и тему закрыт

[Максим Васильев]

Ну вообще-то чтобы тему закрыть надо определить какое количество воды будет уносить гелий. В твоих рассуждениях подразумевается что такое же, как и воздух, а это не так.

В остальном вопросов нет.

Ну так в чём проблема?
Объявите разницу, дайте ссылки и просчитаем!

[Сэнсэй]

Масла в огонь:

..выдержки из учебника однако (в ".." - ках):

1. "...от 10 до 20 %% всего теряемого телом тепла, теряется за счет испарения в легких, так как воздух увлажняется при при выдохе его в окружающую среду... чем "суше" ДГС - тем больше тепла будет теряться при дыхании ей... в ребризераз например этого происходит менее явно вследствие меньшего перепада температур и влажности..."

Указывается, что дышит водолаз имено "сухим" газом из баллона... что еще увеличивет эту цифру.

2. "...Теплоемкость газов (При нормальных условиях: 25С и 1 ата):
Аргон - 0,125...Кислород 0,22....Азот 0,248.......Гелий 4,968..... для примера как это работает : например нам нужно добавить 100 грамм аргона в сухой костюм..... вода 10 С....газ предположим - тоже 10 С ... на нагрев его до 35 С будет израсходовано 312,5 калорий .... если добавить 100% Гелий в тех же условиях - 12 420 калорий.... что почти в 40 раз больше..."

Ужос! Только это верно для сухого костюма поддуваемного от донного газа (ух ты!!) или для вентилируемого снаряжения... А кто задумывался о том что входит в легкие (тримикс) и насколко ЭТО отличается по теплоемкости от привичного Воздуха? Не кардинально однако.

3. "...есть очень много недопонимания в рассуждениях о проявлениях повышеной теплопроводности Гелия. .... Многие люди верят в то, что дыхание с ДГС содержащими Гелий вызывает большие теплопотери. Это не правда, несмотря на то, что теплопроводность его в 6 раз выше нежели у Воздуха. .....
Конвективный теплообмен, для дайвера, обычно не имеет существенного значения. Даже в случае открытого цикла, когда водолаз нагревает ДГС в в своих легких и с каждым выдохом тепло удаляется в воду. Так, чо это работет не за счет теплопроводности, а всетаки за счет его плотности или теплоемкости. Тем больше тепла удаляется с каждым выдохом, чем более плотеная ДГС. Следовательно Гелиокс не станет причиной высокой потери калорий при дихании им. Он не более "холодный" для дыхания нежели Траймикс или Найтрокс."....

Тоесть теплопотери чисто на нагрев ДГС не так велеки... а способ транспортировки тепла в этом случае вообще - конвективный.

И это ПРОСТОЙ учебник для СРЕДНЕГО пользователя. Есть ошибки?

[ReedCat]

Масла в огонь:



2. "...Теплоемкость газов (При нормальных условиях: 25С и 1 ата):
Аргон - 0,125...Кислород 0,22....Азот 0,248.......Гелий 4,968..... для примера как это работает : например нам нужно добавить 100 грамм аргона в сухой костюм..... вода 10 С....газ предположим - тоже 10 С ... на нагрев его до 35 С будет израсходовано 312,5 калорий .... если добавить 100% Гелий в тех же условиях - 12 420 калорий.... что почти в 40 раз больше..."

И это ПРОСТОЙ учебник для СРЕДНЕГО пользователя. Есть ошибки?

Есть... Точнее не ошибки, а ляп, который приводит к неправильному пониманию текста.

Ключевая фраза "100 грамм"...
Намекаю, что 100 грамм аргона (при нормальных условиях) - это 56 литров, а 100 грамм гелия при нормальных условиях - 550 литров (!!!)

Так что, если верить цифрам по калориям, то потери за счет теплоемкости при переходе с аргона на гелий будут больше не в 40 раз, а всего в 4.

Потому как поддувается НЕ одинаковый вес газа, а ОДИНАКОВЫЙ ОБЪЕМ.

А что касается цифр по калориям, то по "правилу тринадцатого удара", я готов и в них усомниться.

[BKC]

Масла в огонь:
Есть ошибки?

Почему в огонь?
Тут уже занавес опущен... Антракт, как минимум. Так что, в любом случае, перемещаемся в буфет. Берём пиво?

1. Разумно. Цифры процентов - дело тонкое. Выше мы прикинули долю испарения в теплопотерях через дыхание. Что такое общие теплопотери? Сухой костюм в тропиках или 5-ка подо льдом как мне кажется (после первой) - это две большие разницы в общих теплопотерях. Опять же - глубина не указана. А с глубиной роль испарения сильно меняется (см. оценки выше).

2. (После второй). Полный бред от первой цифры до последнего слова и непонимание того, о чём сами пишут...
Мы уже отмечали, что добавляем мы (что в лёгкие, что в гидрокостюм) литры, а не граммы. Если в гидрокостюм (равно как в лёгкие и BCD) добавлять столько же гелия (по весу!) сколько было воздуха или аргона, то тему надо менять - это уже из области воздухоплавания с разорваной жопой. sorry...

3. (После третьей, уже немножко успокоившись от путкта 2) Начало - за здравие. Хорошее, многообещающее начало. Сильное начало... вскоре переходящее в какое-то безвольное бормотание...
(особенно если это полная цитата, без пропусков).

"Конвективный теплообмен, для дайвера, обычно не имеет существенного значения" - по видимому даже для дайвера в 5-ке подо льдом. или в затёкшем сухаре.

"Гелиокс не станет причиной высокой потери" не только потому, что температура одинакова (это-то вроде всем понятно), но и потому, что его теплоёмкость не превышает теплоёмкость воздуха (на самом деле она даже меньше, о чём мы и говорили последние несколько страниц).

"Он не более "холодный" для дыхания" - А вот если прислушиваться к ощущениям, сравнивая поступающий в рот/нос газ, то гелий действительно может "чувствоваться" как более холодный! Несмотря на это, теплопотери при дыхании им даже меньше, чем при дыхании воздухом, при прочих равных условиях.
Это, пожалуй, самый "неприятный" в смысле понимания/принятия вывод, ибо он на первый взгляд противоречит здравому смыслу. Однако нет - не противоречит, если смысл-таки здравый.

Так, я пошёл за пивом...

[BKC]

В остальном вопросов нет.

Спасибо! Большое человеческое спасибо.

Ну вообще-то чтобы тему закрыть надо определить какое количество воды будет уносить гелий. В твоих рассуждениях подразумевается что такое же, как и воздух, а это не так.

Да нет, тему вполне можно закрыть...
Позвольте напомнить с чего всё началось 9 (!) страниц назад.

Чем больше гелия в дыхательной смеси, тем меньше теплопотери при дыхании!

Обосновать можешь?

Вроде этот вопрос обсосан - дальше некуда. Если кому интересно и вопросы остались - надо просто почитать ещё и подумать. Сказано, пожалуй всё, что можно...

С водой - это уже "бонус" был, развитие темы. Которое инициировал-то Андрей Яшин, насколько я помню.

Да, из маленьких ячеек (альвеол) гелий будет уходить при выдохе, унося всю испарившуюся воду из лёгких. (А количество/давление воды в альвеолах зависит только от температуры и не зависит от природы инертного газа или его давления, т.е. глубины.) И, стало быть, всю энергию, затраченную на её испарение. Точно так же, как и в случае воздуха.

Пофантазируем дальше?
Единственный способ задержать воду - сконденсировать её по пути из лёгких наружу. При этом, при конденсации, вернётся и часть энергии. Как и где это может произойти? Только там, где температура будет ниже, чем в альвеолах - там вода обязательно начнёт конденсироваться. "Подозрительные" места - всё те же верхние дыхательные пути. Ну, скажем, нос у дайвера холодный. Вот там, на выдохе вода и будет конденсироваться, отдавая тепло.
Тоже не очень хорошо, на самом деле. Тепло забрано из самого важного места - из центра водолазной тушки. А пойдёт на нагрев носа. ну - горла... Всё равно - потери...

Если поверить Вашей фразе, вынесенной в начало этого поста, то дальнейшее Вы и сами можете написать с лёгкостью. Это я наконец об отличии гелия от воздуха. (В скобках: именно поэтому я и отметил, что доктру Яшину уточнение явно не понравится...)

Итак. (Принял ещё пива, так что ответственности за сказанное не несу ) В верхних дыхательных путях, как мы говорили обсуждая стадию вдоха, газ не успевает перемешиваться, термализоваться. Просто потому, что труба широкая, а время нахождения в ней маленькое. Процесс, как сказал бы Crazzzy, не установившийся. И здесь, как и при вдохе, важна уже... уффф... sorry... скорость диффузии: чтобы молекулы воды могли конденсироваться и отдать энергию - им надо прежде успеть долететь до стенки. Так вот диффузия в гелии тоже намного быстрее, чем в воздухе. Следовательно, за время пролёта "горло-носа" влажный гелий должен вроде потерять больше воды, чем влажный воздух. (Инженеры - не бросайте камни. Да, там не просто молекулярная диффузия. Но всё равно, в гелии перемешивание идёт быстрее, чем в воздухе.)
Результат понятен? Гелий "на выдохе" отдаст больше воды и, следовательно, энергии. Т.е., опять же, даже за счёт испарения воды гелий унесёт из тушки несколько меньше энергии (тепла), чем воздух.

Занавес?

[Crazzzy]

И это ПРОСТОЙ учебник для СРЕДНЕГО пользователя. Есть ошибки?

Есть. Приеду, напишу.