Как законът на Бойл се прилага за гмуркане?

2024 Автор: Cyrus Reynolds | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-07 07:26

Едно от фантастичните последици от записването на курс за развлекателно гмуркане е възможността да научите някои основни физически концепции и да ги приложите в подводната среда. Законът на Бойл е едно от тези понятия.

Законът на Бойл обяснява как обемът на газа варира в зависимост от околното налягане. Много аспекти на физиката и теорията на гмуркането стават ясни, след като разберете този прост закон за газа.

Законът на Бойл е:

PV=c

В това уравнение “P” представлява налягане, “V” означава обем и “c” представлява постоянно (фиксирано) число.

Ако не сте човек по математика, това може да звучи объркващо. Но не се отчайвайте. Това уравнение гласи, че за даден газ - като въздух в устройството за компенсатор на плаваемост (BCD) на водолаз - ако умножите налягането около газа по обема на газа, винаги ще получите едно и също число.

Тъй като отговорът на уравнението не може да се промени (затова се нарича константа), знаем, че ако увеличим налягането около газ (P), обемът на газа (V) трябва да стане по-малък. Обратно, ако намалим налягането около газа, обемът на газа ще стане по-голям. Това е! Това е целият закон на Бойл.

Почти. ВЕдинственият друг аспект на закона на Бойл, който трябва да знаете, е, че законът се прилага само при постоянна температура. Ако увеличите или намалите температурата на газ, уравнението вече не работи.

Прилагане на закона на Бойл

Законът на Бойл описва ролята на водното налягане в средата на гмуркане. Той се прилага и засяга много аспекти на гмуркането. Помислете за следните примери:

• Спускане- Когато водолазът се спуска, налягането на водата около него се увеличава, което кара въздухът в оборудването му за гмуркане и тялото му да заема по-малък обем (компресия).
• Изкачване- С изкачването на водолаз налягането на водата намалява, така че Законът на Бойл гласи, че въздухът в неговата екипировка и тялото се разширява, за да заеме по-голям обем.

Много от правилата и протоколите за безопасност при гмуркане са създадени, за да помогнат на водолаз да компенсира компресията и разширяването на въздуха поради промените във водното налягане. Например, компресирането и разширяването на газа водят до необходимостта да изравните ушите си, да регулирате BCD и да направите безопасни стопове.

Примери за закона на Бойл в среда за гмуркане

Тези, които са се гмуркали, са изпитали закона на Бойл от първа ръка. Например:

• Изкачване- С изкачването на водолаза налягането на водата около него намалява и въздухът в неговия BCD се разширява. Ето защо той трябва да изпуска излишния въздух от своя BCD, докато се издига - в противен случай разширяващият се въздух ще го накара да загуби контрол върху плаваемостта си.
• Спускане - Когато водолазът се спуска, налягането на водата около него се увеличава, компресирайки въздуха вушите му. Той трябва да изравни налягането в ушите си, за да избегне болка и възможно нараняване на ухото, наречено баротравма на ухото.

Правила за безопасност при гмуркане, извлечени от закона на Бойл

Законът на Бойл обяснява някои от най-важните правила за безопасност при гмуркане.

Ето два примера:

1. Не задържайте дъха си под водата - Според организациите за обучение по гмуркане водолазът никога не трябва да задържа дъха си под вода, защото ако се издигне (дори на няколко фута) до дадена зона при по-ниско водно налягане, въздухът, задържан в белите му дробове, ще се разшири според закона на Бойл. Разширяващият се въздух може да разтегне белите дробове на водолаза и да доведе до белодробна баротравма. Разбира се, това се случва само ако се изкачвате, докато задържате дъха си, и много технически организации за гмуркане променят това правило на „Не задържайте дъха си и се качете нагоре.“
2. Изкачване бавно - Тялото на водолаза абсорбира сгъстен азотен газ, докато той се гмурка. Докато се издига на дълбочина с по-малко водно налягане, този азотен газ се разширява според закона на Бойл. Ако водолазът не се издига достатъчно бавно, за да може тялото му да елиминира този разширяващ се азотен газ, той може да образува малки мехурчета в кръвта и тъканите му и да причини декомпресионна болест.

Защо е необходима постоянна температура, за да се използва Boyle

Както беше споменато по-горе, законът на Бойл се прилага само за газове при постоянна температура. Нагряването на газ го кара да се разширява, а охлаждането на газ го кара да се компресира.

Водолаз може да стане свидетел на този феномен, когато потопи топъл водолазен резервоар в по-студена вода. Манометърът за наляганепоказанията на топъл резервоар ще спаднат, когато резервоарът е потопен в хладна вода, тъй като газът в резервоара се компресира.

Газовете, които претърпяват температурна промяна, както и промяна в дълбочината, ще трябва да имат отчитане на промяната в обема на газа поради промяната на температурата и простият закон на Бойл трябва да бъде модифициран, за да отчете температурата.

Законът на Бойл позволява на водолазите да предвидят как въздухът ще се държи по време на гмуркане. Този закон помага на водолазите да разберат причините зад много от насоките за безопасност на гмуркането.