Ako platí Boyleov zákon na potápanie?

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-09 04:16

Jedným z fantastických dôsledkov zápisu do kurzu rekreačného potápania je možnosť naučiť sa niektoré základné fyzikálne koncepty a aplikovať ich na podmorské prostredie. Boyleov zákon je jedným z týchto konceptov.

Boyleov zákon vysvetľuje, ako sa objem plynu mení s okolitým tlakom. Mnohé aspekty fyziky potápania a teórie potápania sa vyjasnia, keď pochopíte tento jednoduchý zákon o plyne.

Boyleov zákon je:

PV=c

V tejto rovnici „P“predstavuje tlak, „V“znamená objem a „c“predstavuje konštantné (pevné) číslo.

Ak nie ste matematický človek, môže to znieť mätúce. Ale nezúfajte. Táto rovnica hovorí, že pre daný plyn – ako je vzduch v kompenzátore vztlaku (BCD) potápača – ak vynásobíte tlak okolitého plynu objemom plynu, vždy skončíte s rovnakým číslom.

Keďže odpoveď na rovnicu sa nemôže meniť (preto sa nazýva konštanta), vieme, že ak zvýšime tlak v okolí plynu (P), objem plynu (V) sa musí zmenšiť. Naopak, ak znížime tlak okolitého plynu, objem plynu sa zväčší. To je všetko! To je celý Boyleov zákon.

Takmer. Thelen ďalší aspekt Boylovho zákona, ktorý potrebujete vedieť, je, že zákon platí len pri konštantnej teplote. Ak zvýšite alebo znížite teplotu plynu, rovnica už nebude fungovať.

Aplikovanie Boyleovho zákona

Boyleov zákon popisuje úlohu tlaku vody v prostredí potápania. Platí a ovplyvňuje mnohé aspekty potápania. Zvážte nasledujúce príklady:

• Zostup- Keď potápač klesá, tlak vody okolo neho sa zvyšuje, čo spôsobuje, že vzduch v jeho potápačskom vybavení a tele zaberá menší objem (stlačenie).
• Vzostup- Ako potápač stúpa, tlak vody klesá, takže Boyleov zákon hovorí, že vzduch v jeho výstroji a tele expanduje a zaberá väčší objem.

Mnoho z bezpečnostných pravidiel a protokolov pri potápaní s prístrojom bolo vytvorených, aby pomohli potápačovi kompenzovať stlačenie a expanziu vzduchu v dôsledku zmien tlaku vody. Napríklad kompresia a expanzia plynu vedie k potrebe vyrovnať vaše uši, upraviť BCD a urobiť bezpečnostné zastávky.

Príklady Boyleovho zákona v potápačskom prostredí

Tí, ktorí sa potápali, zažili Boyleov zákon na vlastnej koži. Napríklad:

• Vzostup- Ako potápač stúpa, tlak vody okolo neho klesá a vzduch v jeho BCD sa rozširuje. To je dôvod, prečo musí uvoľniť prebytočný vzduch zo svojho BCD, keď stúpa - inak rozpínajúci sa vzduch spôsobí, že stratí kontrolu nad jeho vztlakom.
• Zostup - Keď potápač klesá, tlak vody okolo neho sa zvyšuje a vzduch sa stláčajeho uši. Musí vyrovnať tlak v ušiach, aby sa vyhol bolesti a možnému poraneniu ucha nazývanému barotrauma ucha.

Pravidlá bezpečnosti pri potápaní odvodené z Boyleovho zákona

Boyleov zákon vysvetľuje niektoré z najdôležitejších bezpečnostných pravidiel pri potápaní.

Tu sú dva príklady:

1. Nezadržiavajte dych pod vodou - Podľa organizácií pre výcvik potápačov by potápač nikdy nemal zadržiavať dych pod vodou, pretože ak vystúpi (hoci aj niekoľko stôp) do určitej oblasti pri menšom tlaku vody sa vzduch zachytený v pľúcach roztiahne podľa Boyleovho zákona. Expandujúci vzduch môže natiahnuť pľúca potápača a viesť k barotraume pľúc. Samozrejme, toto sa stane iba vtedy, ak vystúpite so zadržiavaným dychom a mnohé organizácie zaoberajúce sa technickým potápaním upravujú toto pravidlo na „Nezadržiavaj dych a choď hore.“
2. Pomaly stúpajte - Telo potápača počas potápania absorbuje stlačený dusík. Keď stúpa do hĺbky s menším tlakom vody, tento plynný dusík expanduje podľa Boyleovho zákona. Ak potápač nestúpa dostatočne pomaly na to, aby jeho telo eliminovalo tento expandujúci plynný dusík, môže v jeho krvi a tkanive vytvárať malé bublinky a spôsobiť dekompresnú chorobu.

Prečo je pri používaní Boyleho potrebná konštantná teplota

Ako je uvedené vyššie, Boyleov zákon platí len pre plyny s konštantnou teplotou. Zohrievanie plynu spôsobuje jeho expanziu a ochladzovanie spôsobuje jeho stlačenie.

Potápač môže byť svedkom tohto javu, keď ponorí teplú potápačskú nádrž do chladnejšej vody. Tlakomerúdaj o teplej nádrži klesne, keď je nádrž ponorená do studenej vody, pretože plyn v nádrži sa stláča.

Plyny, ktoré prechádzajú zmenou teploty, ako aj zmenou hĺbky, budú musieť zohľadniť zmenu objemu plynu v dôsledku zmeny teploty a jednoduchý Boyleov zákon musí byť upravený tak, aby zohľadňoval teplotu.

Boylov zákon umožňuje potápačom predvídať, ako sa bude vzduch počas ponoru správať. Tento zákon pomáha potápačom pochopiť dôvody mnohých bezpečnostných pokynov pre potápanie.