气体定律

气体的三个物理量： 体积、压强和温度，叫做气体的状态参量。气体定律就是气体状态参量之间的变化规律。这些定律，对于气体本身的体积和分子间作用力，都略去不计，故对理想气体才能够成立，但也近似反映实际气体的性质。在潜水和潜水医学实践中，无论是潜水供气和配气，还是科学研究和疾病治疗等等，都要用到气体定律进行各种必要的计算。
气体所占容器的容积，就是气体的体积(V)。气体的压强(P)是气体分子不断碰撞器壁在单位面积上所产生的作用力。温度是定量地反映物体冷热程度的物理量。温度的数值表示方法叫做温标。摄氏温标是一种常用的温标 (代号为℃，符号为t)。在气体定律计算中，还用到绝对温标，即以-273℃作为绝对零度，而绝对温标每度的大小，与摄氏温标相同。绝对温标的代号为K，符号为T。它与摄氏温标的关系是T=t+273
Boyle-Mariotte定律：一定质量的气体，在温度保持不变时，它的压强与体积成反比。其关系式为：

式中K表示常量
Boyle-Mariotte定律在潜水和潜水医学实际中，对了解和计算在不同水深（或压强）处气体的压缩或膨胀，和在供气时气体的压强和体积之间的关系，是很重要的.例如： 在水面一定体积的气体，到水下10m处 (压强由1ATA增加到2ATA)，气体的体积压缩到原体积的1/2。在水下20m处一定体积的气体，到水面时(压力由3ATA减少到1ATA)，气体体积膨胀到原体积的3倍。
Charles 定律 一定质量的气体，在体积保持不变时，温度每升高1℃，其压强就增加0℃时压强的1/273。关系式为：

如果温度用绝对温度表示，可得：

即： 一定质量的气体，在体积不变时，压强和绝对温度成正比。Charles定律在潜水和潜水医学实践中，对了解和计算一定质量和体积的气体在不同温度下的压强变化，有实用意义。例如，一定质量和体积的气体在0℃时的压强为150ATA，当温度升高到54.6℃时，其压强就达180ATA。
Gay-Lussac定律 一定质量的气体，在压强保持不变时，温度每升高1℃，其体积就增加在0℃时体积的。关系式为：

如果温度用绝对温度表示，可得：

即： 一定质量的气体，在压强不变时，它的体积与绝对温度成正比。
气体状态方程式 当一定质量的气体与外界发生能量交换时，它的三个状态参量往往同时发生变化。可在上述三个定律的基础上，研究气体状态参量的变化规律，得出：

即： 一定质量的气体从状态P₁、V₁、T₁变化到状态P₂、V₂、T₂时，各状态的PV/T的值保持不变。这是气体状态方程式的一种形式。
在标准状况下，1 mol任何气体的体积都是22.4L，即：P₀＝1ATA,T₀＝273°K, V₀＝22.4L，因此，是一个确定的常数，用R表示。对于任何气体，R的值都相同(0.082Atm.L/mol.°K)。所以把R叫做普适气体常数（或通用气体常数）。

这就是质量为1 mol的理想气体的状态方程式。
对于质量为M克，克分子量为u的理想气体，则为：

气体的标准化和标准化方程式在医学实践中，为了便于精确地计算和比较，所有在非标准状况下测量或推算出的气体体积，都须应用气体状态方程式换算成标准状况下的体积。这一换算过程称为标准化。
已知在非标准状况下气体体积为V，温度为t，压力为P(习惯上用mmHg表示)。设在标准状况下气体体积为V₀。则

式中P可用气压计在当时当地实测。
在医学实际中得到的气样，常常是饱和了水汽的。因此，在换算时须在压力中减去水汽的分压(W)。方程式即为：

在不同温度下，饱和水汽的分压不同，可从查表取得。为了使用方便，人们把不同压力，不同温度和相应饱和水汽分压下1000ml气体，根据上述计算式换算成标准状况下所占的体积，列表供查找。
在实际使用中，除上述标准状况(STPD)外，还有所谓环境温度和压力、干燥气体(ATPD)，环境温度和压力、饱和水汽(ATPS)以及体温和环境压力、饱和水汽(BTPS)等，都可按上述换算式进行相应的换算。