این کپسول، با توجه به استفاده در اعماق اقیانوس‌ها و دریاها، باید تحمل فشار بالا را داشته باشد و دچار فروپاشی نشود. برای همین در ساخت آن از فلزاتی با تحمل فشار بالا استفاده می‌کنند و به آن‌ها کپسول‌های فشار قوی نیز گفته می‌شود.

از دیگر خصوصیات این کپسول‌ها، داشتن وزنی کم برای جلوگیری از خستگی غواصان است. جالب است بدانید در کپسول‌های غواصی به علاوه اکسیژن، مقداری نیتروژن و هلیوم نیز وجود دارد.

شاید تاکنون درباره خطرات گاز هلیوم چیزهایی شنیده باشید. اما به نظر شما دلیل وجود گاز هلیوم در کپسول چیست؟ برای پاسخ به این سوال قرار است در ادامه با هلیوم، مزایا و معایب آن به طور کامل آشنا شوید و سپس بدانید که دلیل استفاده از گاز هلیوم در کپسول غواصی چیست؟

گاز هلیم چیست و چه خصوصیاتی دارد؟

گاز هلیم، یکی از عناصر شیمیایی با نماد He و عدد اتمی 2 است. وزن اتمی این گاز، 40026 گرم بر مول است و به عنوان گازهای نجیب گروه  Oدر جدول تناوبی به شمار می‌رود.

هلیم، گازی بی‌رنگ، بی‌بو، بی‌مزه و غیر سمی است و کم‌تر از گازهای دیگر در آب حل می‌شود. واکنش‌پذیری این عنصر کم است و ترکیبات شیمیایی را تشکیل نمی‌دهد. چگالی هلیم نیز بسیار کم است و می توان آن را به مایع تبدیل کرد. از خصوصیات دیگر این گاز نیز می‌توان موارد دیگری چون نقطه جوش پایین، حلالیت کم، رسانایی حرارتی بالا و بی‌اثری را نام برد.

علت استفاده از هلیوم در کپسول غواصی

در مخازن غواصی، هوا وجود دارد. جالب است بدانید که استفاده از هوا در کپسول‌های غواصی برای اولین بار، با 20 درصد اکسیژن و 80 درصد نیتروژن همراه بود. اما متاسفانه استفاده از نیتروژن در کپسول‌های غواصی، مشکلاتی را برای غواصان به وجود ‌آورد.

یکی از این مشکلات، ایجاد حالت سرخوشی یا مستی برای غواصان، به وسیله نیتروژن موجود در کپسول‌ها بود. چون نیتروژن، در استفاده‌های طولانی‌مدت، باعث ایجاد حالت مستی در انسان می‌شود. همین امر، قدرت تشخیص غواص در ارتباط با خطرات احتمالی در اعماق دریاها را کم می‌کند.

از طرف دیگر نیتروژن موجود در کپسول‌ها نیز ممکن است در خون غواصان در حال شنا، در اعماق زیاد حل شود. این امر نیز به دلیل فشار زیاد آب در این اعماق است. بنابراین باید سطح فشار پایین بیاید تا نیتروژن از خون خارج شود. از طرف دیگر خارج شدن سریع نیتروژن از خون نیز ممکن است حباب‌هایی در آن ایجاد کند که این اتفاق نیز به دلیل انسداد و بسته شدن رگ‌ها، بسیار خطرناک است.

یکی از دلایل مهم افزودن هلیوم به مخلوط تنفسی داخل کپسول غواصی، کم‌تر شدن نسبت نیتروژن به اکسیژن است تا بتوان مخلوط گازی را در اعماق دریاها نیز تنفس کرد. اما نسبت کمی از نیتروژن نیز برای کاهش نارکوژ نیتروژن و اثرات فیزیولوژیکی دیگر گازها، در عمق دریا و اقیانوس نیاز است. از طرف دیگر از هلیوم برای کاهش سمیت اکسیژن در غواصی‌های عمیق نیز استفاده می‌شود.

جالب است بدانید که چگالی کم‌تر هلیوم، باعث کاهش مقاومت تنفسی در عمق می‌شود. چون غواصان در اعماق سخت‌تر تنفس می‌کنند و فراتر از آن نیز تجمع دی اکسید کربن نیز هایپر کاپنی شدید و ناتوان‌کننده را به همراه دارد. این امر در نهایت باعث تلاش بیشتر غواص برای تنفس و از دست دادن هوشیاری او می‌شود.

هلیوم، وزن مولکولی کم‌تری دارد. برای همین سریع‌تر از نیتروژن نیز منتشر شده و با افزایش و کاهش فشار، وارد بافت‌های ریه شده و از آن‌ها خارج می‌شود. این گاز، حلالیت کم‌تری نیز دارد و به اندازه نیتروژن بافت‌ها را اشباع نمی‌کند.

البته بافت‌های ریه نیز نمی‌توانند مقدار زیادی از هلیم را در صورت اشباع شدن کامل تحمل کنند. در واقع می‌توان گفت هلیوم، گازی سریع‌تر برای ورود به بافت‌های ریه و تنفس غواص است و باعث می‌شود که تنفس او به راحتی انجام شود.

اهمیت گاز هلیوم در غواصی

گاز هلیوم، در عمق 70 تا 300 متری استفاده می‌شود و لازم نیست در غواصی‌های تفریحی از کپسول هایی با این گاز استفاده کنید. در واقع هلیوم، به عنوان گاز تنفسی مناسب در اعماق دریاها شناخته‌شده و می‌تواند به خوبی با نیتروژن و اکسیژن ترکیب شود.

این گاز، اثر خواب آلودگی ناشی از دیگر گازهای کپسول را کاهش می‌دهد و به غواص اجازه می‌دهد تا بدون نگرانی از سمی شدن اکسیژن، در اعماق زیاد دریاها نیز شنا کند.

گاز هلیوم، 7 برابر رقیق‌تر از گاز نیتروژن است و تا 7 برابر نیز اثر خواب‌آلودگی کم‌تری نسبت به نیتروژن دارد. دانسیته کم این گاز نیز باعث آسان شدن تنفس مخلوط گازی توسط غواص در عمق‌های زیاد می‌شود.

همین امر موجب هوشیاری کامل در غواص، حتی در اعماق زیاد شده و او می‌تواند بدون آسیب‌دیدگی ذهنی، به کار و زندگی خود ادامه دهد. این گاز، کاملا خنثی است و با دیگر ترکیبات شیمیایی واکنش نمی‌دهد. برای همین احتمال بروز خطر با استفاده از هلیوم، در کپسول‌های غواصی تا چند برابر کم می‌شود.

گاز هلیوم چه خطراتی دارد؟

انتقال گرما توسط گاز هلیم، تا 6 برابر سریع‌تر از هوا انجام می‌شود. برای همین غواصان معمولا کپسول‌ گازهای مختلف را جداگانه حمل می‌کنند تا به هنگام تنفس و استفاده از آن‌ها، دمای بدنشان بیش از حد کم نشود.

برخی دیگر از غواصان در اعماق زیاد، دچار درد مفاصل در اثر فشار شده و استفاده محدود از نیتروژن نیز باعث می‌شود که درد آن‌ها کم شود. جالب است بدانید که استفاده از هلیم برای غواصی، کم‌ترین احتمال ایجاد بیماری در غواصان را دارد. اما با این حال ممکن است در اعماق بسیار زیاد، باعث نارکوزیس گاز بی‌اثر در افراد شود.

چرا از اکسیژن خالص در غواصی استفاده نمی‌شود؟

اکسیژن خالص، در اعماق پایین‌تر از 6 متر سمی می‌شود و غواص نیز با رفتن به عمق‌های پایین‌تر و تنفس اکسیژن خالص، از سمی شدن آن رنج می‌برد. این رنج، حتی ممکن است باعث تشنج، CNS عصبی مرکزی و مرگ نیز بشود. از طرف دیگر حتما شما هم می‌دانید که کمبود اکسیژن چه خطراتی به دنبال دارد؟

اکسیژن، گازی بسیار واکنش‌پذیر است و برای زنده ماندن انسان ضروری است. اما با این‌حال این گاز در مقادیر زیاد، ممکن است باعث ضرر و بیماری شود. غواصان نیز نمی‌توانند در اعماق زیر 6 متر، اکسیژن را به راحتی تنفس کنند. چون بافت‌های بدن آن‌ها نسبت به این موضوع واکنش می‌دهد و حتی ممکن است منجر به مرگ آن‌ها نیز شود.

موارد استفاده از کپسول های غواصی هلیم دار چیست؟

استفاده از این نوع کپسول‌ها، برای انجام کارهایی مانند ساخت و ساز در زیر آب، مهندسی و کار بر سکوهای نفتی متدوال است و برای غواصانی مناسب است که مدتی طولانی‌تر، در اعماق دریا کار کنند.

از دیگر دلایل رفتن به اعماق زیاد و استفاده از این کپسول‌ها نیز کاوش و بازیابی کشتی‌های غرق‌شده است.

در پایان باید گفت با وجود کاربرد هلیوم در غواصی و مزایای بسیاری که دارد، تنفس آن در بعضی مواقع خطراتی به دنبال دارد. در این مورد می توانید برای آشنایی با خطرات بادکنک های هلیومی، به این مطلب از نامه نیوز مراجعه کنید.