Porque quanto mais fundo maior a pressão aquática é?
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Como o corpo é composto principalmente de sólidos e líquidos que são aproximadamente incompressíveis, variações externas de pressão não afetam a maioria deles. Entretanto, existem cavidades gasosas no corpo, nas quais variações repentinas de pressão podem produzir efeitos profundos. Para entender porque, devemos recordar a lei de Boyle : para uma quantidade fixa de gás numa temperatura constante, o produto da pressão absoluta e o volume é constante (PV = constante). Isto é, se a pressão absoluta é dobrada, o volume cai para a metade.
O ouvido médio é uma cavidade de ar que existe dentro do corpo. Uma situação confortável é caracterizada pela equalização da pressão no ouvido médio com a pressão do lado de fora do tímpano. Esta equalização é produzida pelo fluxo de ar através da trompa de Eustáquio, canal que liga o ouvido médio à faringe, que fica geralmente fechada, exceto ao engolir, durante a mastigação e o bocejo. Ao mergulhar, muitas pessoas têm dificuldade de obter equalização de pressão e sentem a diferença de pressão nos seus ouvidos.
Um diferencial de pressão de 120 mmHg pode ocorrer a cerca de 1,7 m de água, podendo causar uma ruptura no tímpano. A ruptura pode ser séria se a água fria que entrar no ouvido médio afetar o aparelho vestibular ou o mecanismo de balanço, causando náusea e vertigem. Um método de equalização, usado pelos mergulhadores, consiste em aumentar a pressão na boca segurando o nariz e tentando soprar para fora; quando a pressão se iguala o mergulhador freqüentemente "ouve" em ambos ouvidos um "estalo".
Uma condição menos séria é o compressão dos seios paranasais . Durante um mergulho, a pressão na cavidade paranasal, no crânio, geralmente equaliza com a pressão na vizinhança. Se um mergulhador estiver resfriado, a cavidade paranasal pode estar congestionada e não permitir uma equalização da pressão, causando dor. Outro efeito da pressão é a dor causada pelos pequenos volumes de ar, presos debaixo da obturação nos dentes, que expandem durante a subida.
A compressão dos olhos pode ocorrer quando se usa o óculos de mergulho ao invés de uma máscara; com a máscara, o ar expirado dos pulmões aumenta a pressão sobre os olhos na descida.
Se um mergulhador subaquático, numa profundidade de 10 m, segura sua respiração e vem para a superfície, o volume de ar dentro dos pulmões expandirá por um fator de dois e assim causará um sério aumento de pressão nos pulmões. Se os pulmões estão cheios até a sua capacidade máxima, uma subida de apenas 1,2 m pode causar sérios prejuízos. Todos mergulhadores subaquáticos aprendem, durante o treinamento, a evitar prender a respiração durante a subida e expirar continuamente se uma subida rápida for necessária.
A pressão nos pulmões em qualquer profundidade é maior que ao nível do mar. Isto significa que o ar nos pulmões é mais denso debaixo d'água, e as pressões parciais de todos os componentes do ar são proporcionalmente maiores. De acordo com a lei de Henry, a quantidade de gás que será dissolvida em um líquido é proporcional a pressão parcial do gás em contato com este líquido.
O nitrogênio do ar não desempenha qualquer papel conhecido nas funções do corpo, e é dissolvido no sangue proporcionalmente a sua pressão parcial. Um mergulhador submerso no mar respira ar numa pressão muito mais alta do que quando ele está no nível do mar. Assim, mais nitrogênio é dissolvido no sangue e nos tecidos quando um mergulhador vai mais fundo, porque a pressão do ar e, portanto a pressão parcial de nitrogênio aumenta. Quando o mergulhador sobe, o nitrogênio extra nos tecidos deve ser removido via sangue e pulmões. É um processo lento e se o mergulhador vem à superfície muito rapidamente, o nitrogênio pode causar a formação de bolhas nas suas articulações, provocando sérios problemas de câimbras.
A pressão parcial maior de oxigênio faz com que mais moléculas de oxigênio sejam transferidas para o sangue, resultando no envenenamento por oxigênio, se a pressão parcial de oxigênio ficar muito alta. Geralmente, o envenenamento por oxigênio ocorre quando a sua pressão parcial é cerca de 0,8 atm (correspondendo a uma pressão absoluta do ar de aproximadamente 4 atm), ou seja, numa profundidade de cerca de 30 m.
Outros problemas podem ocorrer durante a subida de um mergulho. Uma das membranas que separam o ar e o sangue nos pulmões pode romper-se, permitindo que o ar vá diretamente para o fluxo sangüíneo (embolia de ar); o ar pode ficar preso sob a pele ao redor da base do pescoço ou no meio do peito; pode ocorrer também, pneumotórax (colapso dos pulmões) se o ar ficar entre os pulmões e as paredes do peito.