PADI IDC TAUCH-THEORIE

Licht

Die Lichtgeschwindigkeit ändert sich beim Durchgang durch verschiedene Medien wie Luft, Glas oder Wasser. Dies beeinflusst die Art und Weise wie wir Dinge unter Wasser mit einer Tauchmaske sehen.

Wenn das Licht durch das Glas der Maske in den Luftraum der Maske fällt, bewirkt der Geschwindigkeitsunterschied eine Beugung der Lichtstrahlen. Diesen Effekt nennt man Refraktion. Für den Taucher erscheinen Objekte daher größer und näher zu sein als sie tatsächlich sind – etwa 33% größer und näher im Verhältnis 3:2.

Trübung (Schlechte Sicht unter Wasser) kann dazu führen, dass der Taucher Objekte für weiter entfernt hält, als sie tatsächlich sind, weil sie durch Partikel im Wasser verdeckt werden. Dieses Phänomen ist bekannt als visuelle Umkehr.

Wenn Licht in das Wasser eindringt, werden die Lichtwellen in alle Richtungen gestreut. Deshalb erhalten unsere Augen weniger Licht, wenn wir tiefer gehen. Je klarer das Wasser ist und je höher der Sonnenwinkel ist (beispielsweise zur Mittagszeit), desto mehr Licht dringt ein.

Licht wird zudem absorbiert wenn es sich durch das Wasser bewegt. Die roten Farben verschwinden als erste und die blauen als letzte. Deshalb sehen Unterwasserbilder oft blau aus.

Schall

Der Schall bewegt sich viermal schneller im Wasser als in der Luft. Das liegt daran, dass Wasser ein dichteres und elastischeres Medium ist als Luft - 800 Mal dichter. Aus diesem Grund nimmt das Gehirn des Tauchers den Schall so wahr, als ob er beide Ohren gleichzeitig erreicht. Das bedeutet, dass Taucher nicht erkennen können, aus welcher Richtung der Schall kommt. Der Schall scheint von überall gleichzeitig oder von oben zu kommen.

Obwohl Taucher die Richtung nicht erkennen können, können sie anhand der Lautstärke feststellen, ob das Geräusch näher oder weiter weg ist. Geräusche können unter Wasser sehr weite Strecken zurücklegen.

Wärme

Wasser hat eine viel höhere Wärmekapazität als Luft, d. h. es ist in der Lage, einem anderen Objekt, z. B. einem Taucher, Wärme zu entziehen. Wasser leitet die Wärme zwanzigmal schneller vom Taucher weg als Luft bei einer bestimmten Temperatur. Aus diesem Grund kühlt ein Taucher auch in wärmerem Wasser ohne Tauchanzug schnell ab.

Ein Taucher verliert unter Wasser durch drei verschiedene Methoden Wärme:

Konduktion (Wärmeleitung) hat den größten Einfluss auf den Taucher. Dies wird dadurch verursacht, daß der Taucher durch direkten Kontakt mit dem Wasser Wärme verliert.

Die zweite Methode ist Konvektion. Dies wird dadurch verursacht, dass warmes Wasser aufsteigt (weg vom Taucher) und durch kälteres Wasser ersetzt wird. So wie warme Luft aufsteigt und Wolken bildet.

Radiation (Strahlung) hat die geringste Auswirkung auf den Taucher; dies ist eine Wärmeübertragung ohne direkten Kontakt. Genau wie die Strahlen der Sonne.

Druck

Der Druck wird in bar oder in Atmosphären (atm) gemessen, was im Wesentlichen dasselbe ist.

Der Relative Druck ist der Druck des Wassers in einer bestimmten Tiefe (ohne Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks).
Ein Manometer an einer Tauchflasche zeigt den Der Relative Druck an. Er zeigt Null an, wenn die Flasche leer ist.

Absoluter Druck oder Umgebungsdruck ist der Wasserdruck plus der atmosphärische Druck. (Auf Meereshöhe beträgt der Atmosphärendruck 1 bar/atm).

Der Druck im Meerwasser steigt alle 10 Meter um 1 bar.
In Süßwasser steigt der Druck alle 10,3 Meter um 1 bar.

Druck und Volumen

Eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sind nicht komprimierbar, aber ein Gas kann komprimiert werden, weil die Moleküle weiter voneinander entfernt sind.
Das Volumen eines Gases ist umgekehrt proportional zum Umgebungsdruck des Gases.

Partialdruck

In einem Gasgemisch übt jedes Gas einen Druck aus, der proportional zum prozentualen Anteil des jeweiligen Gases im Gemisch ist. Wir nennen dies Partialdruck.
Luft ist ein Gasgemisch, das 21% Sauerstoff und 79% Stickstoff enthält. An der Oberfläche beträgt der Druck 1 bar. Der Partialdruck von Sauerstoff beträgt also 0,21 bar und der Partialdruck von Stickstoff 0,79 bar.

Wenn wir tiefer gehen, steigt der absolute Druck, aber der Prozentsatz der Gase bleibt gleich. Um den Partialdruck eines Gases in der Tiefe zu berechnen dividierst du den Prozentsatz des Gases in der Mischung durch 100 und multiplizierst ihn dann mit dem absoluten Druck auf dieser Tiefe.

Druck und Absorption von Gasen

Wenn der Druck eines Gases in Kontakt mit einer Flüssigkeit erhöht wird, löst sich das Gas in der Flüssigkeit auf, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. (gesättigt).
Wenn der Druck eines Gases, das mit einer Flüssigkeit in Kontakt ist, verringert wird, tritt das Gas aus der Flüssigkeit aus (Übersättigung), Wenn dies schnell geschieht, können sich Blasen in der Flüssigkeit bilden.
Dies verursacht Dekompressionskrankheit.

Sinken oder Treiben

Wenn ein Objekt neutral tariert ist in Salzwasser, sinkt es im Süßwasser.
Wenn ein Objekt neutral tariert ist in Süßwasser, treibt es in Salzwasser.
Wenn ein Objekt positiv oder negativ tariert ist, entweder in Süß- oder in Salzwasser, kann man nicht genau bestimmen, was passiert, wenn man es von Süß- nach Salzwasser oder umgekehrt bringt, wenn man nicht genau weiß, wie viel positiven oder negativen Auftrieb das Objekt hat.

Beziehungen zwischen Druck, Temperatur und Volumen

Als Faustregel gilt, dass sich der Druck in einer Tauchflasche für jedes Grad Celsius um 0,6 bar ändert.
Bei flexiblen Behältern wie Ballons bleibt der Druck gleich, während sich das Volumen ändert.

Auftrieb

Wenn man einen Gegenstand unter Wasser drückt,
drückt das Wasser mit einer Kraft zurück, die dem Gewicht des verdrängten Wassers entspricht.
"Süßwasserfragen" sind relativ einfach. Da 1 Liter 1 Kilo wiegt, ist die Berechnung sehr einfach.
Kilo und Liter sind die gleiche Zahl.
Wenn ein Gegenstand ein Volumen von 5 Litern hat, drückt das Wasser ihn mit 5 Kilo nach oben.

Auch im Meerwasser ist es einfach:
Aber 1 Liter Meerwasser wiegt 1,03 Kilo.
Kilo und Liter sind nicht die gleiche Zahl.
5 Liter in einem Hebesack ergeben 5 x 1,03 = 5,15 Kilo Auftrieb.

Wenn ein Objekt neutral tariert ist, ist die Kraft, die das Objekt nach unten drückt (das Gewicht des Objekts), gleich der Kraft, die es nach oben drückt (die Kraft des Wassers).
Es kann hilfreich sein, ein kleines Schema zu zeichnen, um dies zu veranschaulichen.

Auftrieb und Druck kombiniert

Einige Fragen besagen, dass sich ein Objekt in einer bestimmten Tiefe befindet.
Spielt die Tiefe eine Rolle? Nein.
Wenn ein Gegenstand in 12 Metern Tiefe 10 Kilo wiegt, wiegt er auf 45 Meter Tiefe ebenfalls 10 Kilo.
Man braucht immer noch das gleiche Volumen, um es zu heben.

Allerdings vergrößert sich das Volumen des Hebekissens, wenn das Objekt an die Oberfläche gebracht wird (weil der Druck geringer ist).
Bei der Frage "Wie groß ist das Volumen des Hebekissens bei Erreichen der Oberfläche" oder "Wie viel Luft muss von der Oberfläche in das Hebekissen gepumpt werden" spielt die Tiefe schon eine Rolle.