Explique com base nos conhecimentos de hidrostática o motivo pelo qual um mergulhador, no mar, que está a 10 m de profundidade não pode ascender de forma rápida para a superficie
Passo 1
Resumo do enunciado: um mergulhador está a 10 m de profundidade no mar e deseja subir rápido até a superfície. O conteúdo que vamos usar envolve hidrostatística (variação da pressão com a profundidade), a lei de Boyle (relação pressão–volume de gases) e a lei de Henry (solubilidade de gases em líquidos).
Passo 2
Calcular a pressão absoluta a 10 m de profundidade. Sabemos que a pressão no mar cresce com a profundidade segundo
onde
,
(densidade da água do mar),
e
. Substituindo:
Passo 3
Aplicar a lei de Boyle para o ar nos pulmões. A lei de Boyle diz que, a temperatura constante,
Quando o mergulhador sobe de 10 m até a superfície, a pressão cai de
para
. Para manter
constante, o volume
do ar nos pulmões tende a dobrar. Se a subida for rápida, o ar expande muito rápido e pode causar trauma pulmonar (barotrauma), rompendo alvéolos.
Passo 4
Explicar a dissolução e liberação de gases segundo a lei de Henry. Durante a permanência a 10 m, o nitrogênio do ar se dissolve no sangue em maior quantidade (solubilidade proporcional à pressão parcial). Se o mergulhador sobe rápido, a pressão cai bruscamente e o nitrogênio sai da solução formando bolhas nos tecidos e na corrente sanguínea. Essas bolhas provocam a doença descompressiva (conhecida como “bends”), podendo obstruir vasos, causar dor intensa e, em casos graves, paralisia ou morte.
Resposta
O mergulhador não deve ascender rápido porque a rápida redução de pressão faz o ar nos pulmões expandir demais (risco de barotrauma) e o nitrogênio dissolvido no sangue formar bolhas (risco de doença descompressiva).