{"id":15542,"date":"2017-09-13T00:10:05","date_gmt":"2017-09-12T22:10:05","guid":{"rendered":"http:\/\/www.ocean4future.org\/?p=15542"},"modified":"2023-09-30T18:47:45","modified_gmt":"2023-09-30T16:47:45","slug":"la-famigerata-legge-esponenziale-ovvero-relazione-tra-pressione-assoluta-e-tensione-nei-gas-respiratori","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/15542","title":{"rendered":"La famigerata “legge esponenziale” ovvero la relazione tra pressione assoluta e tensione nei gas respiratori"},"content":{"rendered":"tempo di lettura: <\/span> 5<\/span> minuti<\/span><\/span>

.<\/span>
\nlivello medio<\/span><\/a>
\n.<\/span>
\nARGOMENTO: SUBACQUEA<\/span><\/strong>
\nPERIODO: XXI SECOLO<\/span><\/strong>
\nAREA: DIDATTICA<\/span><\/strong>
\nparole chiave: pressione dei gas, tensione, miscele, subacquea<\/p>\n

 <\/p>\n

La legge esponenziale<\/span><\/strong><\/span>
\n<\/em><\/strong>Abbiamo osservato che \u00e8 proprio la crescita della tensione ad opporsi ad un suo ulteriore aumento, essendo antagonista della pressione del gas che sovrasta il liquido. Quindi, la tensione del gas disciolto cresce tanto pi\u00f9 velocemente quanto maggiore \u00e8 la differenza tra pressione esterna del gas e la tensione stessa.  Questa dinamica determina la concentrazione (ovvero la tensione) di inerte disciolto istante per istante nei tessuti di un subacqueo in immersione, facendola obbedire, come ben noto, alla cosiddetta legge esponenziale<\/em><\/span><\/strong>. Si tratta di un dato fondamentale che i computer subacquei cercano di stimare in tempo reale durante l\u2019immersione integrando il dato di pressione che proviene dal proprio sensore e il timer digitale.<\/span><\/strong><\/p>\n

Il modo nel quale la tensione nel tessuto varia obbedendo alla legge esponenziale \u00e8 singolare e tipico. Se facciamo crescere di colpo la pressione del gas premente partendo da zero e sino ad un valore P prefissato, la tensione del gas disciolto inizia a crescere, aumentando della met\u00e0 del suo valore finale (50%) in un tempo che viene detto semiperiodo<\/em><\/strong><\/span>. Trascorso un altro semiperiodo, la tensione risulta ulteriormente aumentata della met\u00e0 di quanto fatto nel semi periodo precedente.  Guarda caso, \u00e8 anche la met\u00e0 di quanto ancora manca per raggiungere la completa saturazione, e cos\u00ec via indefinitamente.<\/p>\n

Cos\u00ec facendo la tensione<\/span><\/strong> non giunger\u00e0 teoricamente mai al valore finale P<\/span><\/strong> bench\u00e9 ci si avvicini sempre di pi\u00f9, perch\u00e9 a tale valore finale corrisponde proprio una velocit\u00e0 di crescita ormai nulla. E\u2019 come se un corridore rallentasse la sua velocit\u00e0 quanto pi\u00f9 si avvicina al traguardo, tanto da non riuscire mai a raggiungerlo, a meno di avere a disposizione un tempo illimitato. <\/span><\/strong>Tuttavia la tensione diviene praticamente uguale alla pressione  P del gas in circa 6 semi periodi, (98,4%).<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
Andamento della tensione nel processo di saturazione, (dal libro \u201cOltre la Curva – Luca Cicali\u201d)<\/span><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n

Il processo inverso ovvero la desaturazione<\/span><\/strong><\/span>
\nIl processo di desaturazione inizia rimuovendo la pressione del gas premente sul tessuto o liquido del nostro esperimento. In quel momento le molecole di gas in soluzione passano velocemente all\u2019esterno senza essere rimpiazzate pertanto la loro concentrazione inizia a calare. Notiamo che questo processo tende a rallentare via via che procede, per via della riduzione di concentrazione delle molecole del gas disciolto. La legge esponenziale risulta quindi valida anche nella fase di desaturazione, quindi la tensione si riduce ad ogni semi periodo della met\u00e0 di quanto fatto nel semi periodo precedente, che equivale alla met\u00e0 di ci\u00f2 che resta per raggiungere la tensione nulla. Dopo otto semi periodi si pu\u00f2 ritenere il tessuto praticamente quasi completamente desaturato (0,4 %).<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
Andamento della tensione per 8 semi periodi nel processo di desaturazione, (dal libro \u201cOltre la Curva – Luca Cicali\u201d)<\/span><\/span><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n

Le considerazioni quantitative fatte sinora possono essere estese al caso dei tessuti in immersione, considerando che questa volta  i sistemi respiratorio e circolatorio del corpo umano sono le vere interfacce tra il gas \u201cpremente\u201d e tessuti. Sono infatti polmoni e il sangue rispettivamente la porta di ingresso-uscita e il mezzo di trasporto dei gas che entrano in soluzione nei tessuti e non certo un contenitore di un gas a contatto con un liquido.<\/p>\n

Compartimenti dei tessuti interni, saturazione, desaturazione e tensioni<\/span><\/strong><\/span>
\n<\/em><\/strong>In ogni istante di una immersione, la \u201cforza motrice\u201d del passaggio in soluzione dell\u2019inerte dall’aria respirata ai tessuti \u00e8 la differenza tra pressione di azoto nei polmoni e la tensione raggiunta dallo stesso gas nei tessuti. Via via che aumenta la profondit\u00e0, la pressione della miscela di gas respirato aumenta, cos\u00ec come la pressione parziale di inerte in essa contenuto. Questo inerte passa in soluzione nei tessuti obbedendo alla legge esponenziale, ma con una velocit\u00e0 che dipende dal particolare tessuto considerato.<\/p>\n

\"le-tabelle-di-decompressione-10-728\"<\/a>
credito Luca Landi<\/span><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n
\"le-tabelle-di-decompressione-11-728\"<\/a>
credito Luca Landi<\/span><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n

Ogni tipo di tessuto del nostro corpo asseconda il processo di soluzione dei gas al proprio interno secondo una propria specifica velocit\u00e0, che \u00e8 tenuta in conto tramite il cosiddetto “semi periodo” che \u00e8 caratteristico del tipo di tessuto. <\/span><\/strong><\/p>\n

I vari tessuti dell\u2019organismo vengono quindi  raggruppati in un certo numero di categorie, detti compartimenti<\/span><\/strong>, ciascuno dei quali comprende tutti quei tessuti che presentano pi\u00f9 o meno<\/span> la stessa velocit\u00e0 di assorbimento dell\u2019azoto, cio\u00e8 lo stesso semi periodo.  Il numero di compartimenti \u00e8 variabile secondo le varie schematizzazioni fatte ed i modelli decompressivi sviluppati dai ricercatori.<\/p>\n

Visto che i tessuti dell\u2019organismo non sono tutti uguali per ci\u00f2 che riguarda il valore di tale parametro, il tempo necessario per raggiungere la saturazione, cio\u00e8 far trascorrere almeno 6 semi periodi, pu\u00f2 essere molto diverso da un compartimento all’altro. <\/span><\/strong> <\/span><\/span><\/p>\n

La scoperta di Haldane
\n<\/span><\/strong><\/span>Noi tutti dobbiamo essere grati ad uno scienziato scozzese, piuttosto bizzarro da sperimentare su se stesso le sue teorie,  John Scott Haldane. Un pioniere delle teorie decompressive nei primi anni del 900, egli suddivise l\u2019organismo umano in 5 compartimenti, aventi rispettivamente un semi periodo di 5, 10, 20, 40 e 75 minuti, ed ipotizz\u00f2 che tutti fossero <\/strong>sottoposti contemporaneamente  alla pressione dei gas respirati.  Scendere verso maggiori profondit\u00e0 corrisponde in questo modello schematico a far crescere la tensione dei gas inerti disciolti nei vari compartimenti con una identica legge ma con velocit\u00e0 diverse, tanto maggiori quanto pi\u00f9 breve \u00e8 il semi periodo del compartimento considerato.<\/p>\n

Chi lo avrebbe mai detto che quest’intuizione avrebbe portato i posteri ad applicare queste relazioni nelle prime tabelle decompressive e poi nei moderni computer subacquei. Oggigiorno sappiamo che i nostri computer subacquei, applicando algoritmi sempre pi\u00f9 sofisticati,  cercano<\/span> di stimare in ogni istante il livello di saturazione raggiunto da ciascun compartimento per confrontare questo valore con il massimo livello sopportabile per una risalita diretta alla superficie. Se anche in un solo compartimento questo livello viene raggiunto o superato, sappiamo che l\u2019immersione richieder\u00e0 obbligatoriamente una fase di decompressione che il computer prontamente segnaler\u00e0 al subacqueo indicando tempo e profondit\u00e0 dove eseguire le tappe.<\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

Tutto questo grazie all’intuizione di quello stravagante scozzese che sperimentava su se stesso le sue teorie.<\/strong><\/p>\n

Luca Cicali<\/span><\/strong><\/p>\n

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Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e\/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l\u2019autore o rimuoverle, pu\u00f2 scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell\u2019articolo
\n,<\/span><\/p>\n

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