Khi cơ thể người ở môi trường áp suất tăng (như lặn xuống sâu), khí nitơ hít vào sẽ hòa tan nhiều hơn vào máu nhằm cân bằng với áp suất môi trường bên ngoài. Nếu áp suất giảm từ từ, nitơ sẽ t
28/28
Khi cơ thể người ở môi trường áp suất tăng (như lặn xuống sâu), khí nitơ hít vào sẽ hòa tan nhiều hơn vào máu nhằm cân bằng với áp suất môi trường bên ngoài. Nếu áp suất giảm từ từ, nitơ sẽ thoát dần qua phổi và được đào thải an toàn. Tuy nhiên, khi giảm áp suất đột ngột, nitơ không kịp thoát ra, chuyển từ trạng thái hòa tan sang tạo bọt khí như hình vẽ. Sự hình thành của bọt khí làm cản trở tuần hoàn có thể gây tắc mạch máu (thuyên tắc khí), làm tổn thương các cơ quan.
Để tránh hiện tượng thuyên tắc khí, thợ lặn cần nổi lên với tốc độ nhanh.
Nếu coi nhiệt độ không đổi, khi một bọt khí hình thành trong mạch máu, thể tích các bọt khí sẽ tăng khi áp suất môi trường tiếp tục giảm.
Nếu áp suất trong các bọt khí giảm n lần thì đường kính của nó tăng n lần.
Để cấp cứu cho một thợ lặn bị thuyên tắc khí, các bác sĩ đã đưa bệnh nhân vào buồng tăng áp, cho thở oxygen nồng độ cao, giữ nằm yên và giữ ổn định thân nhiệt. Việc đưa bệnh nhân vào buồng tăng áp là để giảm kích thước bọt khí đã hình thành nhằm giảm nguy cơ chèn ép mạch máu.
a) Theo dữ kiện đề bài cung cấp, việc giảm áp suất đột ngột (do nổi lên nhanh) sẽ khiến nitơ không kịp thoát ra và tạo thành bọt khí. Để tránh hiện tượng này, thợ lặn cần nổi lên từ từ để áp suất giảm từ từ.
⇒ a sai.
b) Áp dụng định luật Boyle: khi nhiệt độ không đổi, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. Do đó, khi áp suất môi trường giảm, thể tích bọt khí sẽ tăng lên.
⇒ b đúng.
c) Gọi trạng thái 1 là ban đầu, trạng thái 2 là sau khi giảm áp suất.
Ta có \({p_2} = \frac{{{p_1}}}{n}\).
Vì nhiệt độ không đổi nên \({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {V_2} = \frac{{{p_1}}}{{{p_2}}}{V_1} = n{V_1}\).
Mặt khác, thể tích bọt khí hình cầu tỉ lệ thuận với lập phương đường kính (\(V \sim {d^3}\)).
Ta có: \(\frac{{{V_2}}}{{{V_1}}} = \frac{{d_2^3}}{{d_1^3}} = n \Rightarrow {d_2} = \sqrt[3]{n}{d_1}\).
Vậy đường kính bọt khí chỉ tăng \(\sqrt[3]{n}\) lần.
⇒ c sai.
d) Khi đưa bệnh nhân vào buồng tăng áp, áp suất môi trường xung quanh cơ thể tăng lên. Theo định luật Boyle, áp suất tăng sẽ làm thể tích các bọt khí nitơ trong máu giảm xuống, từ đó làm giảm nguy cơ chèn ép và tắc nghẽn mạch máu, đồng thời giúp nitơ dễ hòa tan trở lại vào máu để đưa đến phổi đào thải ra ngoài.
⇒ d đúng.