Jak prawo Boyle'a odnosi się do nurkowania?

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-09 01:07

Jedną z fantastycznych konsekwencji zapisania się na kurs nurkowania rekreacyjnego jest możliwość poznania podstawowych pojęć fizycznych i zastosowania ich w środowisku podwodnym. Jednym z tych pojęć jest prawo Boyle'a.

Prawo Boyle'a wyjaśnia, jak objętość gazu zmienia się wraz z otaczającym ciśnieniem. Wiele aspektów fizyki nurkowania i teorii nurkowania stanie się jasne, gdy zrozumiesz to proste prawo dotyczące gazu.

Prawo Boyle'a to:

PV=c

W tym równaniu „P” oznacza ciśnienie, „V” oznacza objętość, a „c” oznacza stałą (stałą) liczbę.

Jeśli nie jesteś osobą matematyczną, może to zabrzmieć mylnie. Ale nie rozpaczaj. To równanie mówi, że dla danego gazu – takiego jak powietrze w urządzeniu kompensacji pływalności nurka (BCD) – jeśli pomnożysz ciśnienie otaczającego gazu przez objętość gazu, zawsze otrzymasz tę samą liczbę.

Ponieważ odpowiedź na równanie nie może się zmienić (dlatego nazywa się to stałą), wiemy, że jeśli zwiększymy ciśnienie otaczające gaz (P), objętość gazu (V) musi się zmniejszyć. I odwrotnie, jeśli zmniejszymy ciśnienie otaczającego gazu, objętość gazu stanie się większa. Otóż to! To całe prawo Boyle'a.

Prawie. TheJedynym innym aspektem Prawa Boyle'a, o którym musisz wiedzieć, jest to, że prawo to obowiązuje tylko w stałej temperaturze. Jeśli zwiększysz lub zmniejszysz temperaturę gazu, równanie przestanie działać.

Stosowanie prawa Boyle'a

Prawo Boyle'a opisuje rolę ciśnienia wody w środowisku nurkowym. Ma zastosowanie i wpływa na wiele aspektów nurkowania. Rozważ następujące przykłady:

• Zejście- Gdy nurek schodzi, ciśnienie wody wokół niego wzrasta, powodując, że powietrze w jego sprzęcie do nurkowania i ciele zajmuje mniejszą objętość (kompres).
• Wynurzanie- Gdy nurek wynurza się, ciśnienie wody spada, więc Prawo Boyle'a mówi, że powietrze w jego sprzęcie i ciele rozszerza się, aby zająć większą objętość.

Wiele zasad i protokołów bezpieczeństwa w nurkowaniu zostało stworzonych, aby pomóc nurkowi zrekompensować kompresję i rozszerzanie się powietrza spowodowane zmianami ciśnienia wody. Na przykład sprężanie i rozszerzanie się gazu prowadzi do konieczności wyrównania uszu, wyregulowania kamizelki i wykonania przystanków bezpieczeństwa.

Przykłady prawa Boyle'a w środowisku nurkowym

Ci, którzy nurkowali, doświadczyli prawa Boyle'a z pierwszej ręki. Na przykład:

• Wynurzanie- Gdy nurek wynurza się, ciśnienie wody wokół niego spada, a powietrze w jego kamizelce kamizelki rozszerza się. To dlatego musi uwolnić nadmiar powietrza ze swojego kamizelki podczas wznoszenia się – w przeciwnym razie rozprężające się powietrze spowoduje utratę kontroli nad swoją pływalnością.
• Zejście - Gdy nurek schodzi, ciśnienie wody wokół niego wzrasta, sprężając powietrze wjego uszy. Musi wyrównać ciśnienie w uszach, aby uniknąć bólu i możliwego urazu ucha zwanego barotraumą ucha.

Zasady bezpieczeństwa nurkowania wywodzące się z prawa Boyle'a

Prawo Boyle'a wyjaśnia niektóre z najważniejszych zasad bezpieczeństwa podczas nurkowania.

Oto dwa przykłady:

1. Nie wstrzymuj oddechu pod wodą - Według organizacji szkolących nurkowania, nurek nigdy nie powinien wstrzymywać oddechu pod wodą, ponieważ jeśli wynurzy się (nawet kilka stóp) do obszaru przy niższym ciśnieniu wody powietrze uwięzione w jego płucach rozszerzy się zgodnie z prawem Boyle'a. Rozprężające się powietrze może rozciągnąć płuca nurka i doprowadzić do urazu ciśnieniowego płuc. Oczywiście dzieje się tak tylko wtedy, gdy wynurzasz się, wstrzymując oddech, a wiele organizacji zajmujących się nurkowaniem technicznym modyfikuje tę zasadę na „Nie wstrzymuj oddechu i idź w górę”.
2. Wspinaj się powoli - Podczas nurkowania ciało nurka pochłania sprężony azot. Gdy wynurza się na głębokość z mniejszym ciśnieniem wody, ten gazowy azot rozszerza się zgodnie z prawem Boyle'a. Jeśli nurek nie wynurza się wystarczająco wolno, aby jego ciało mogło wyeliminować ten rozszerzający się azot, może on tworzyć maleńkie bąbelki we krwi i tkankach i powodować chorobę dekompresyjną.

Dlaczego stała temperatura jest konieczna, aby używać Boyle'a

Jak wspomniano powyżej, prawo Boyle'a dotyczy tylko gazów o stałej temperaturze. Podgrzanie gazu powoduje jego rozszerzenie, a ochłodzenie gazu powoduje jego kompresję.

Nurek może być świadkiem tego zjawiska, kiedy zanurza ciepły zbiornik do nurkowania w zimniejszej wodzie. Manometrodczyt ciepłego zbiornika spadnie, gdy zbiornik zostanie zanurzony w zimnej wodzie, gdy gaz w zbiorniku zostanie sprężony.

Gaz, które przechodzą zmianę temperatury, jak również zmianę głębokości, będą musiały uwzględniać zmianę objętości gazu spowodowaną zmianą temperatury, a proste prawo Boyle'a musi zostać zmodyfikowane, aby uwzględnić temperaturę.

Prawo Boyle'a umożliwia nurkom przewidywanie zachowania powietrza podczas nurkowania. To prawo pomaga nurkom zrozumieć powody wielu wytycznych dotyczących bezpieczeństwa nurkowania.