体积
体积V是物体或物质(在我们的文中主要是指气体)所占的空间。在水肺潜水中，我们通常指的容积是容纳你呼吸的气体的体积。其他的例子包括你的肺吸入空气的容量或你的BCD容量。
压力
压力p， 物理学上的压力，是指发生在两个物体的接触表面的作用力，或者是气体对于固体和液体表面的垂直作用力，或者是液体对于固体表面的垂直作用力。... 习惯上，在力学和多数工程学科中，“压力”一词与物理学中的压强同义。如果你感兴趣了解压强的数学公式是:p = F / S（ p：帕斯卡（Pa）；F：牛顿（N）S：米²（m²））。
一个大家都知道的例子是你的自行车或汽车的轮胎，里面的气压描述的是轮胎内部的空气分子被压在一起的程度。压力越高，它们被压缩得越紧，在同一区域可以容纳的分子就越多。
我们用巴（bars）作为单位来描述压强，然而，你可能遇到帕斯卡，atm，甚至PSI。现在，请回顾以下潜水时的压力:
气瓶压力
标准规格气瓶内的最大压力一般是200bar。这意味着，我们把标准空气压缩了200倍，这样可以在有限的气瓶容积内填充更多的空气。
大气压力
海平面上的大气压力(周围压力)是1巴，也称为1 atm。atm是atmosphere的缩写。大气压力是大气中我们上方的所有空气每时每刻对我们施加的压力。这个压力是给定的，在潜水过程中不会改变，除非我们改变地点。
记住，当我们上升到更高的高度时，气压会变得更小，因为压在我们身上的空气变少了。这在高海拔潜水中非常重要。如果有兴趣可以参考我们的《高海拔潜水员》专长。
水压力
我们潜得越深，水压就越高。每深10米海水，压力就增加1巴。海水的密度较淡水稍微大一些。
总压力
总(或周围的)压力是作用在我们身上的所有压力的总和。在水肺潜水中，这包括大气和水压。在海平面10米深的地方，压力是2巴，在20米的地方，压力是3巴。
理想气体
在休闲潜水中，当提到我们呼吸的气体时，我们通常会谈论“理想气体”。“理想气体”只是指我们所讨论的水肺潜水气体定律可以以其最简单、最一般的形式使用，并且可以做一些假设。
*请注意，在技术潜水或使用特殊气瓶(如压力为300巴的容器)时，这可能并不总是正确的。
现在，是时候逐一了解水肺潜水物理定律了。
玻意耳-马略特定律（波义耳定律）
Boyle-Mariotte's Law
第一个是波义耳定律，或者叫玻意耳-马略特定律。波义耳定律也是大多数水肺潜水者学习的第一个气体定律，因为它与水肺潜水的第一铁律密切相关：永远不要憋气！
该定律的规定是:
对于理想气体，温度不变时，压力和体积成反比。
比例的意思是当这两个性质中的一个发生变化时，另一个也会发生同样的变化。反比表示它们在“相反的方向”变化。例如:当压力增加一倍时，体积减少一半；当压力增加三倍时，体积只有以前的1 / 3大。
为什么波义耳定律对潜水很重要?
你知道潜水的首要规则，那就是永远不要憋气。
这是因为我们的肺也充满了空气。因此也适用于波义耳定律之下。
把肺部想象成一个气球，你可以吸气把它吹起来，或者吐气把它内部空气放空让它缩小。当我们下潜时，压力上升，每次呼吸，肺部内部空气就会被压缩，但吸饱气后肺部空间又会被填满。我们下得越深，压力就越高，需要更多的空气来填满它，所以空气消耗也就增加了。
在深处对我们肺部产生的压力会导致我们需要更多的能量来扩张肺部。
当有规律地呼吸时，“气球”永远不会膨胀太多。然而，如果你开始憋气并上升，总压力就会降低，肺部的空气量就会膨胀。如果你开始憋气上升，你就会有肺部过度扩张的风险，从而导致严重的伤害。
同理，潜水员下潜时，往往需要适当少量的往BCD里充气， 以便始终保持中性浮力。上升时需要适当的释放出一定量产生过度浮力的膨胀的气体，避免上升速度过快。
道尔顿定律
Dalton's Law
这个重要的水肺潜水物理定律是由约翰·道尔顿(1766 - 1844)发现的：一种气体的总压强等于它各组分压的和。 分压是指在任意时刻各分量的压力。
让我们看看大多数潜水员在常规潜水中使用的普通压缩空气。我们首先需要知道下表中列出的空气成分。剩余气体是指除氩气外的其他稀有气体，如二氧化碳和其他等。
成分
百分比（%）
空气
100
氮
78
氧
21
氩
0.9
其他
0.1
即使在水下，普通空气的这些成分和它们的百分比也是不变的。但是，当我们增加或减少总压强时，分压却改变了。当我们下潜时，会导致气体分压变高，而上升会降低分压。
海平面压力
让我们看看道尔顿定律是如何影响我们在潜水时吸入的空气的。
以下是修改之后的表格，现在我们可以看到海平面上每个分量的分压。为了简化表格，我们将氩气和其他气体合并。
成分
百分比（%）
海平面时的分压
空气
100
1 巴
氮
78
0.78 巴
氧
21
0.21 巴
其他
1
0.01 巴
10米海水深度的压力
水下的环境压力或总压力上升1巴/ 10米。而且百分比是不变，但改变了水下的呼吸气体的总压强。因此，各组分的分压也会上升。在10米深度时，空气的总压力为2巴，表格如下:
成分
百分比（%）
10米深的分压
空气
100
2 巴
氮
78
1.56 巴
氧
21
0.42 巴
其他
1
0.02 巴
正如你所看到的在10米海水深度，所有的数字都翻了一番因为周围的环境压力也翻了一倍。所有这些组成部分的分压力的总和等于空气在此深度的总压力，这正是道尔顿在他的定律中观察到的。
20米深度的压力
成分
百分比（%）
20米深的分压
空气
100
3 巴
氮
78
2.34 巴
氧
21
0.63 巴
其他
1
0.03 巴
为什么道尔顿定律对水肺潜水很重要?
这个水肺潜水气体定律对我们潜水员来说非常重要，因为它可以让我们确定某个部分的分压何时会达到一个阈值。
还记得在开放水域潜水课程中的气体麻醉和氧中毒吗。
氧中毒
在1.4巴的氧气分压下，氧气的毒性会越来越大，氧气中毒可能会影响潜水员的中枢神经，导致潜水员水下神经抽搐。这直接会影响潜水员咬合调节器的能力。这就是为什么我们为了规避不得氧中毒，在休闲潜水领域使用空气潜水不要超过40米深度的原因之一。
然而，没有受过特殊的技术潜水训练，潜入这么深的水中，并不是一个好主意，因为还存在一种叫做“气体麻醉”的现象。
气体麻醉（氮醉）
当氮气的分压在30米左右超过3巴左右时，有些潜水员就会有麻醉的感觉，这种感觉随着分压升高而加重。即使没有事故发生，在休闲潜水领域超过40米的最大潜水深度也是非常危险和不愉快的。技术潜水员根据最大作业深度(MOD)使用不同的气体混合物，以避免吸入有伤害的气体带来的负面影响。
在这里，我们再次提醒： 不要超过休闲潜水的极限!
亨利定律
Henry's Law
亨利定律非常重要，其涉及气体在液体中的溶解度与周围压力的关系。 亨利(1774 - 1836)在他的研究中发现：在常温下且密闭的容器中，溶于某溶剂的某气体之体积摩尔浓度，会正好与此溶液达成平衡的气体分压成正比。
在水肺潜水物理定律中，这似乎是给初学者甚至是有经验的潜水者造成过的不少困惑。但 这对于造成减压病的成因很重要。
让我们先用一个小例子来避免混淆。
我们在打开碳酸饮料的瓶的一刹那，会听见“滋”的一声，有气体从瓶口施压，同时看到气瓶内液体中间生成了非常多的小气泡。
参考 ： 罐装可乐内部压强在4℃时为117千帕，21℃左右时为248千帕，与之相比，大气压是101千帕
没有开盖的饮料，二氧化碳溶解在饮料液体中，没有气瓶形成。碳酸饮料的开盖过程就是压力是瞬间释放的过程。溶解在饮料液体内的气体的平衡被打破，超过过饱和状态，从而产生气泡。一旦开了盖子的饮料放置一段时间后，压力平衡，饮料内就不在这个平衡点生成气瓶了。
为什么亨利定律对水肺潜水很重要?
刚才描述的过程正是每次潜水所发生的事情。当我们下潜时，压力会上升。更多的氮气会溶解到我们的组织、血液、器官和骨骼中。在开始上升时，这些多余的气体必须通过呼气或从我们的组织扩散离开身体，否则就有得减压病的可能。
如果溶解氮气的过度，也就是 在某个深度潜水时间超过我们身体的减压极限时间，我们就需要用更多的上升时间来做减压，慢慢的在身体内形成气泡之前排除过多的氮气。同时也必须遵循较慢的上升速度之内(padi建议上升速率 18 m/min ，或者更为保守的9~10 m/min)，以放缓降低压力的速度的，保障气体不会以气泡形式快速溢出。
每个潜水员都知道减压病（DCS ）很糟糕。减压病有一类二类减压病。严重的气泡溢出的减压病会导致由栓塞引起的危机生命的事故。
总结
我希望你能从这篇文章中学到一些关于最重要的水肺潜水物理定律的简单解释。回顾你的开放水域潜水课程的基础知识总是一个好习惯，特别是如果你已经有一段时间没有潜水了。
如果你想和教练再复习一遍水下技巧，那就上我们的Reactive课程。这将让你立刻回到潜水理论和技能的轨道上。
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