Leggi fisiche in immersione
Sia i liquidi che i gas, presentano la caratteristica comune di adattare la propria forma a quella del recipiente che li contiene, mentre si diversificano tra loro per le caratteristiche di «comprimibilità» e di spazio occupato.
Infatti, mentre i liquidi sono incomprimibili e occupano un volume di spazio ben preciso, i gas sono comprimibili e tendono a prendere tutto lo spazio disponibile. Le leggi fisiche ci aiutano a comprendere cosa accade nell’organismo in base alla pressione. Senza tali conoscenze viene spontaneo credere che ciò che accade in superficie sia molto a simile a quello che accade in immersione e invece i cambiamenti sono radicali ed è importante comprenderli sia per migliorare la prestazione che per aumentare la sicurezza.
La legge di Dalton:
«in una miscela gassosa la pressione totale dei gas è pari alla somma delle pressioni parziali di ogni singolo gas componente la miscela»
In pratica ciò che ci interessa è capire che nell’aria che viene respirata in superficie ci sono diversi gas, di cui ossigeno per circa il 21% - azoto per circa il 78% e anidride carbonica per circa 1%. In apnea il volume totale di questi gas rimane invariato, ma cambia la pressione parziale di ogni singolo gas in base alla pressione.
Legge di Henry:
«La quantità di un gas disciolta in un liquido o in un tessuto è direttamente proporzionale alla pressione che il gas esercita su quella superficie».
In pratica riguarda la solubilità di un gas in un liquido in base alla pressione con cui vi si trova sottoposto in condizioni iperbariche. Con l’aumento della profondità, anche la pressione parziale dell’O2 aumenterà. È utile ricordare che quando la pressione parziale dell’ossigeno scende sotto un certo limite, si ha una crisi ipossica, per cui aumentando si ha un effetto opposto.
La legge di Boyle- Mariotte dice:
«a temperatura costante, il volume di un gas è inversamente proporzionale alla pressione, quindi se la pressione aumenta, il volume diminuisce, e viceversa».
In pratica, ad ogni aumento della pressione idrostatica, corrisponde una diminuzione proporzionale del volume del gas che di fatto ne fa aumentare la pressione di quel gas; infatti in un subacqueo immerso a -10 mt (2 atm) i volumi dei gas sono la metà in confronto alla superficie (1 atm).
Queste tre leggi fisiche ci spiegano come la pressione parziale dell’ossigeno in un soggetto in apnea, aumenta in proporzione alla profondità e quindi diventa più efficace nell’irrorare i tessuti, per cui aumentando la profondità si ha un provvisorio beneficio e una sensazione di migliore apnea. Al contrario quando si risale verso la superficie, il volume del gas aumenta e di conseguenza la pressione parziale dell’ossigeno diminuisce repentinamente con l’effetto inverso, ovvero si ha un calo repentino della pressione di ossigeno proprio in risalita e nel momento conclusivo dell’apnea. Tutto questo potrebbe creare il rischio di ipossia. Per questo motivo ogni apneista deve adattarsi alla pressione e ai cambi repentini di pressione parziale di ossigeno che possono incidere sulla sua sicurezza. Ovvero la sensazione di benessere per via di un aumento di pressione parziale di ossigeno a 5 metri è inferiore che a 30 metri di profondità, motivo per cui ogni quota ha un limite entro il quale non conviene insistere. Ci spiega anche che il momento più delicato di una apnea profonda è proprio negli ultimi metri dove si ha appunto un calo repentino di ossigeno proprio a fine apnea e per tale motivo conviene faticare meno possibile negli ultimi metri e soprattutto è importante avere una persona che controlla.
La legge o Teorema di Pascal dice:
«la pressione esercitata sulla superficie di un fluido si trasmette in tutte le direzioni con pari intensità».
Un soggetto in Apnea è un contenitore di fluidi (sangue e liquidi corporei) che subiscono gli effetti della pressione in tutte le direzioni, ma non subiscono l’effetto dello schiacciamento in quanto incomprimibili. In pratica la situazione più importante riguarda la pressione dell’acqua che comprime il torace il quale contiene aria e non liquidi, per cui diminuisce di volume con il rischio che possa implodere e collassare con l’aumento della profondità, ma i liquidi contenuti nel corpo si spostano a colmare questo spazio e sostenere la gabbia toracica. Questa modificazione fisiologica si chiama “blood shift” (spostamento ematico) che vedremo nel dettaglio più avanti.
Ad ogni modo, tutte queste modificazioni sono transitorie in immersione e reversibili con l'emersione.
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