例 請閱讀下面科普短文。
潛水員潛水時背著的瓶子叫“水肺”?!八巍敝谐R姷臐撍粑鼩庥袎嚎s空氣、富氧壓縮空氣、高壓氦氧混合氣、高壓氖氧混合氣等。
壓縮空氣是通過壓縮機將空氣壓縮而成的,壓縮前后空氣中各氣體的體積分?jǐn)?shù)幾乎保持不變。分壓可以理解為混合氣體的某一種組分在相同的溫度下占據(jù)與氣體混合物相同的體積時該組分所形成的壓力。隨著下潛深度的增加,使用壓縮呼吸氣體可以保持體內(nèi)外壓強平衡,但各氣體的分壓也逐漸增大。氣體的溶解能力和分壓相關(guān)。其他條件相同時,壓強越大,氣體的溶解能力越強。若下潛過程中人吸收的多余的氣體來不及通過呼吸排出,就易在上浮過程中形成氣體栓塞,阻礙血液循環(huán),使人患減壓?。―CS)。
氧氣參與人體的呼吸,因此氧氣最直接影響潛水員的狀態(tài)。一般來說,當(dāng)人吸入氧分壓過低的氣體時,就會出現(xiàn)缺氧癥狀,變得行動遲鈍、失去知覺,甚至死亡;當(dāng)吸入氧分壓過大的氣體時,會出現(xiàn)氧中毒的癥狀。因此,考慮到成本和安全性,需要在潛水呼吸氣中添加氮氣等其他不參與呼吸的氣體來控制氧氣的體積分?jǐn)?shù)。
氮氣不直接參與人體主要代謝。一般而言,潛水員處于高壓環(huán)境時,肺內(nèi)氮氣會因高壓對潛水員產(chǎn)生麻醉作用,即氮麻醉。其他條件相同時,潛水員使用氧氣體積分?jǐn)?shù)不同的氮氧混合氣潛水時,最大下潛深度及在此深度下的平均持續(xù)工作時間如下表所示:
[氮氧混合氣中氧氣體積分?jǐn)?shù) 最大下潛深度/m 平均持續(xù)工作時間/min 60% 17 120 50% 22 98 40% 30 69 32% 40 46 ]
在高負(fù)荷的潛水中,嚴(yán)重的氮麻醉有時甚至是致命的。因此,往往會在壓縮空氣中加入氦氣或氖氣,來減小氧分壓和氮分壓,降低氧中毒和氮麻醉的風(fēng)險。
氦氣和氖氣同屬稀有氣體,在大氣中的比例極低,目前氦氣的生產(chǎn)主要靠分離開采天然氣的副產(chǎn)物,而氖氣的生產(chǎn)只依靠液化空氣的分離。
氦氣的密度小,因此其呼吸阻力小。吸入氦氣會導(dǎo)致人的聲音失真,影響潛水員與岸上工作人員的交流。另外,氦氣的導(dǎo)熱能力強,容易導(dǎo)致失溫。當(dāng)潛水需要達(dá)到更深處時,高氦氣分壓使人身體變得易受高壓神經(jīng)綜合征(HPNS)的影響,產(chǎn)生肌肉震顫痙攣、嗜睡、眩暈、惡心等一系列癥狀。氖氣雖然不易使人失溫或受高壓神經(jīng)綜合征影響,但潛水深度增加后,氖氣密度逐漸增大,會使得潛水員呼吸受阻。
氫氣與氦氣相似,都是不直接參與人體代謝的氣體。氫氣具有氦氣幾乎所有的優(yōu)點——抗迷醉、呼吸阻力小,且氫氣可以通過電解水制得,更加廉價并能降低高壓神經(jīng)綜合征的影響。所以當(dāng)需要潛水至更深處時,可以考慮在壓縮空氣中加入氫氣,從而限制氧分壓、氮分壓和氦分壓。但氫氣、氧氣混合物遇火源易燃燒、爆炸,需要嚴(yán)格把控氫氣和氧氣的比例,以消除其爆炸風(fēng)險。
未來,潛水呼吸氣的成分依舊值得研究和探索……
依據(jù)文章內(nèi)容回答下列問題:
(1)壓縮空氣中氮氣的體積分?jǐn)?shù)約為 (填序號,下同)。
A. 0.03% B. 0.94% C. 21% D. 78%
(2)氦氣和氖氣的生產(chǎn)主要涉及 (填“化學(xué)”或“物理”)變化,為減少氮麻醉風(fēng)險,你認(rèn)為加入 (填“氦氣”或“氖氣”)更好,理由是 。
(3)請根據(jù)文中信息,總結(jié)出氫氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)各一條: 。
在儲存、運輸混有氫氣的潛水呼吸氣時需要注意 。
(4)結(jié)合文章,潛水呼吸氣某成分分壓受 (填序號)的因素影響。
A. 氣體體積 B. 氣體體積分?jǐn)?shù) C. 下潛深度 D. 氣體溶解能力
(5)最大下潛深度與氮氧混合氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系是 。
(6)最大下潛深度為35 m時,應(yīng)選擇氧氣體積分?jǐn)?shù)為 (填序號)的氮、氧混合氣。
A. 50%~60% B. 40%~50% C. 32%~40%
(7)下列說法正確的是 (填序號)。
A. 潛水呼吸氣中氧氣含量越高越好
B. 選擇潛水呼吸氣除了要考慮最大下潛深度以外,還要兼顧成本和安全性
C. 下潛過程,氣體分壓增大,來不及排出的氣體會形成氣體栓塞,阻礙血液循環(huán)
答案:(1)D (2)物理 氦氣 原料來源廣,制取成本低;密度小,不易阻塞呼吸[或氖氣 不使人聲音失真,不易使人失溫,不易受高壓神經(jīng)綜合征(HPNS)影響,合理即可] (3)氫氣密度小,氫氣易燃(合理即可) 遠(yuǎn)離明火(或遠(yuǎn)離火源,合理即可) (4)BC (5)其他條件相同時,氧氣體積分?jǐn)?shù)在32%~60%范圍內(nèi),氮氧混合氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)越大,最大下潛深度越小 (6)C (7)B
(作者單位:沈陽市渾南區(qū)第一初級中學(xué))
初中生學(xué)習(xí)指導(dǎo)·中考版2024年9期