Hogyan vonatkozik a Boyle-törvény a búvárkodásra?

2024 Szerző: Cyrus Reynolds | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-02-08 04:59

A szabadidős búvártanfolyamra való beiratkozás egyik fantasztikus következménye, hogy elsajátíthat néhány alapvető fizikai fogalmat, és alkalmazhatja azokat a víz alatti környezetben. A Boyle-törvény az egyik ilyen fogalom.

A Boyle-törvény megmagyarázza, hogyan változik a gáz térfogata a környező nyomás függvényében. A búvárkodás fizikájának és merüléselméletének számos vonatkozása világossá válik, ha megérti ezt az egyszerű gáztörvényt.

Boyle törvénye:

PV=c

Ebben az egyenletben a „P” a nyomást, a „V” a térfogatot, a „c” pedig egy állandó (fix) számot jelöl.

Ha nem vagy matematikus, ez zavaróan hangzik. De ne ess kétségbe. Ez az egyenlet kimondja, hogy egy adott gáz esetében – például a búvár felhajtóerő-kompenzátorában (BCD) lévő levegőben –, ha a gázt körülvevő nyomást megszorozzuk a gáz térfogatával, akkor mindig ugyanazt a számot kapjuk.

Mivel az egyenletre adott válasz nem változhat (ezért nevezzük állandónak), tudjuk, hogy ha növeljük a gázt körülvevő nyomást (P), akkor a gáz térfogatának (V) csökkennie kell. Ezzel szemben, ha csökkentjük a gázt körülvevő nyomást, a gáz térfogata megnő. Ez az! Ez Boyle egész törvénye.

Majdnem. AzA Boyle-törvény egyetlen másik aspektusa, amit tudnod kell, az az, hogy a törvény csak állandó hőmérsékleten érvényes. Ha növeli vagy csökkenti egy gáz hőmérsékletét, az egyenlet többé nem működik.

A Boyle-törvény alkalmazása

A Boyle törvénye leírja a víznyomás szerepét a merülési környezetben. A búvárkodás számos aspektusát alkalmazza és érinti. Tekintsük a következő példákat:

• Descent- Ahogy egy búvár leereszkedik, a körülötte lévő víznyomás megnő, amitől a levegő a búvárfelszerelésében és a testében kisebb térfogatot foglal el (tömörítés).
• Emelkedés- Ahogy egy búvár emelkedik, a víznyomás csökken, így Boyle törvénye kimondja, hogy a felszerelésében és a testében a levegő kitágul, hogy nagyobb térfogatot foglaljon el.

A búvárkodás biztonsági szabályait és protokolljait azért hozták létre, hogy segítsenek a búvárnak kompenzálni a levegő összenyomását és tágulását a víznyomás változása miatt. Például a gáz összenyomódása és tágulása ahhoz vezet, hogy kiegyenlíteni kell a fülét, be kell állítani a BCD-t, és biztonsági megállókat kell végrehajtani.

Példák Boyle-törvényre búvárkörnyezetben

Azok, akik búvárkodtak, első kézből tapaszt alták meg a Boyle-törvényt. Például:

• Emelkedés- Ahogy egy búvár felemelkedik, a víznyomás csökken körülötte, és a BCD-jében lévő levegő kitágul. Ezért kell felemelkednie a BCD-ből a felesleges levegőt – ellenkező esetben a táguló levegő elveszíti az uralmat a felhajtóereje felett.
• Descent - Amikor egy búvár leereszkedik, a víznyomás nő körülötte, ami összenyomja a levegőta fülét. Ki kell egyenlítenie a nyomást a fülében, hogy elkerülje a fájdalmat és a fül barotraumának nevezett lehetséges fülsérülést.

A búvárkodás biztonsági szabályai a Boyle törvényből származnak

A Boyle-törvény elmagyarázza a búvárkodás legfontosabb biztonsági szabályait.

Íme két példa:

1. Ne tartsd vissza a lélegzeted a víz alatt - A búvároktató szervezetek szerint a búvárnak soha nem szabad visszatartania a lélegzetét a víz alatt, mert ha felemelkedik (akár néhány lábra) egy területre kisebb víznyomás esetén a tüdejében rekedt levegő a Boyle-törvény szerint kitágul. A táguló levegő megnyújthatja a búvár tüdejét, és tüdő barotraumához vezethet. Természetesen ez csak akkor fordul elő, ha lélegzetvisszafojtva emelkedik fel, és sok műszaki búvárszervezet módosítja ezt a szabályt "Ne tartsa vissza a lélegzetét és menjen fel."
2. Emelkedj lassan - A búvár teste sűrített nitrogéngázt szív fel merülés közben. Ahogy felszáll a mélységbe, ahol kisebb a víznyomás, ez a nitrogéngáz a Boyle-törvény szerint kitágul. Ha egy búvár nem emelkedik elég lassan ahhoz, hogy a teste eltávolítsa ezt a táguló nitrogéngázt, az apró buborékokat képezhet a vérében és szövetében, és dekompressziós betegséget okozhat.

Miért szükséges állandó hőmérséklet a Boyle-féle használathoz

Amint fentebb említettük, a Boyle-törvény csak állandó hőmérsékletű gázokra vonatkozik. A gáz felmelegítése kitágul, a gáz lehűtése pedig összenyomódik.

Egy búvár szemtanúja lehet ennek a jelenségnek, amikor egy meleg búvártartályt hidegebb vízbe merít. A nyomásmérőa meleg tartály lecsökken, ha a tartályt hideg vízbe merítik, miközben a tartályban lévő gáz összenyomódik.

Azoknál a gázoknál, amelyek hőmérséklet- és mélységváltozáson mennek keresztül, figyelembe kell venni a gáztérfogat hőmérséklet-változás miatti változását, és Boyle egyszerű törvényét módosítani kell a hőmérséklet figyelembevétele érdekében.

A Boyle törvénye lehetővé teszi a búvároknak, hogy előre jelezzék, hogyan viselkedik a levegő merülés közben. Ez a törvény segít a búvároknak megérteni a búvárkodásra vonatkozó biztonsági irányelvek mögött meghúzódó okokat.