Cum se aplică legea lui Boyle scufundărilor?

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-09 02:30

Una dintre consecințele fantastice ale înscrierii la un curs de scufundări recreaționale este posibilitatea de a învăța câteva concepte de fizică de bază și de a le aplica în mediul subacvatic. Legea lui Boyle este unul dintre aceste concepte.

Legea lui Boyle explică modul în care volumul unui gaz variază în funcție de presiunea din jur. Multe aspecte ale fizicii scufundărilor și ale teoriei scufundărilor devin clare odată ce înțelegeți această lege simplă a gazelor.

Legea lui Boyle este:

PV=c

În această ecuație, „P” reprezintă presiunea, „V” înseamnă volum și „c” reprezintă un număr constant (fix).

Dacă nu sunteți un om de matematică, acest lucru poate părea confuz. Dar, nu dispera. Această ecuație arată că, pentru un anumit gaz, cum ar fi aerul din dispozitivul de compensare a flotabilității (BCD) al unui scafandru, dacă înmulțiți presiunea din jurul gazului cu volumul de gaz, veți ajunge întotdeauna cu același număr.

Deoarece răspunsul la ecuație nu se poate schimba (de aceea se numește constantă), știm că dacă creștem presiunea din jurul unui gaz (P), volumul gazului (V) trebuie să fie mai mic. În schimb, dacă scădem presiunea din jurul gazului, volumul gazului va deveni mai mare. Asta e! Aceasta este întreaga lege a lui Boyle.

Aproape. TheSingurul alt aspect al Legii lui Boyle pe care trebuie să-l știți este că legea se aplică doar la o temperatură constantă. Dacă creșteți sau micșorați temperatura unui gaz, ecuația nu mai funcționează.

Aplicarea legii lui Boyle

Legea lui Boyle descrie rolul presiunii apei în mediul de scufundare. Se aplică și afectează multe aspecte ale scufundărilor. Luați în considerare următoarele exemple:

• Coborâre- Pe măsură ce un scafandru coboară, presiunea apei din jurul lui crește, determinând ca aerul din echipamentul de scufundare și din corpul său să ocupe un volum mai mic (comprimare).
• Ascent- Pe măsură ce un scafandru urcă, presiunea apei scade, așa că Legea lui Boyle spune că aerul din echipamentul său și corpul lui se extind pentru a ocupa un volum mai mare.

Multe dintre regulile și protocoalele de siguranță în scufundări au fost create pentru a ajuta un scafandru să compenseze compresia și expansiunea aerului din cauza modificărilor presiunii apei. De exemplu, comprimarea și expansiunea gazului duc la nevoia de a vă egaliza urechile, de a regla BCD și de a face opriri de siguranță.

Exemple de legea lui Boyle în mediul de scufundare

Cei care au făcut scufundări au experimentat prima mână Legea lui Boyle. De exemplu:

• Ascent - Pe măsură ce un scafandru urcă, presiunea apei din jurul lui scade, iar aerul din BCD-ul său se extinde. Acesta este motivul pentru care trebuie să elibereze excesul de aer din BCD pe măsură ce urcă; în caz contrar, aerul în expansiune îl va face să-și piardă controlul asupra flotabilității.
• Coborâre - Pe măsură ce un scafandru coboară, presiunea apei din jurul lui crește, comprimând aerul înurechile lui. El trebuie să egalizeze presiunea din urechi pentru a evita durerea și o posibilă leziune a urechii numită barotraumatism al urechii.

Reguli de siguranță pentru scufundări derivate din legea lui Boyle

Legea lui Boyle explică unele dintre cele mai importante reguli de siguranță în scufundări.

Iată două exemple:

1. Nu-ți ține respirația sub apă - Potrivit organizațiilor de antrenament de scufundare, un scafandru nu ar trebui să-și țină respirația sub apă, deoarece dacă urcă (chiar și câțiva metri) într-o zonă la presiunea mai mică a apei, aerul prins în plămânii lui se va extinde conform Legii lui Boyle. Aerul în expansiune poate întinde plămânii scafandrului și poate duce la barotraumă pulmonară. Desigur, acest lucru se întâmplă numai dacă urcăți în timp ce vă țineți respirația, iar multe organizații tehnice de scufundări modifică această regulă la „Nu vă ține respirația și urcați.”
2. Urcare încet - Corpul unui scafandru absoarbe azot gazos comprimat în timp ce acesta se scufundă. Pe măsură ce urcă la o adâncime cu o presiune mai mică a apei, acest gaz de azot se extinde conform Legii lui Boyle. Dacă un scafandru nu urcă suficient de lent pentru ca organismul său să elimine acest gaz de azot în expansiune, acesta poate forma bule minuscule în sânge și țesut și poate provoca boală de decompresie.

De ce este necesară o temperatură constantă pentru a folosi Boyle

După cum sa menționat mai sus, legea lui Boyle se aplică doar gazelor la o temperatură constantă. Încălzirea unui gaz face ca acesta să se extindă, iar răcirea unui gaz îl face să se comprima.

Un scafandru poate fi martor la acest fenomen atunci când scufundă un rezervor de scufundări cald în apă mai rece. Manometrulcitirea unui rezervor cald va scădea atunci când rezervorul este scufundat în apă rece, pe măsură ce gazul din interiorul rezervorului se comprimă.

Gazurile care suferă o schimbare de temperatură, precum și o schimbare de adâncime, vor trebui să aibă în vedere modificarea volumului gazului din cauza schimbării de temperatură, iar legea simplă a lui Boyle trebuie modificată pentru a ține seama de temperatură.

Legea lui Boyle permite scafandrilor să anticipeze cum se va comporta aerul în timpul unei scufundări. Această lege ajută scafandrii să înțeleagă motivele din spatele multor reguli de siguranță pentru scufundări.