Kako se Boyleov zakon primjenjuje na ronjenje?

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-02-07 10:00

Jedna od fantastičnih posljedica upisa na tečaj rekreativnog ronjenja je mogućnost da naučite neke osnovne fizičke koncepte i primijenite ih na podvodno okruženje. Boyleov zakon je jedan od ovih koncepata.

Boyleov zakon objašnjava kako zapremina gasa varira sa okolnim pritiskom. Mnogi aspekti fizike i teorije ronjenja postaju jasni kada shvatite ovaj jednostavan zakon o plinu.

Boyleov zakon je:

PV=c

U ovoj jednačini, “P” predstavlja pritisak, “V” označava zapreminu i “c” predstavlja konstantan (fiksni) broj.

Ako niste matematičar, ovo može zvučati zbunjujuće. Ali, ne očajavajte. Ova jednadžba kaže da za dati gas – kao što je zrak u uređaju za kompenzaciju uzgona (BCD) ronioca – ako pomnožite pritisak koji okružuje plin sa zapreminom plina, uvijek ćete dobiti isti broj.

Pošto se odgovor na jednadžbu ne može promijeniti (zato se zove konstanta), znamo da ako povećamo pritisak koji okružuje plin (P), volumen plina (V) mora biti manji. Suprotno tome, ako smanjimo pritisak oko gasa, zapremina gasa će postati veća. To je to! To je cijeli Boyleov zakon.

Skoro. TheJedini drugi aspekt Boyleovog zakona koji trebate znati je da se zakon primjenjuje samo pri konstantnoj temperaturi. Ako povećate ili smanjite temperaturu gasa, jednačina više ne radi.

Primjena Boyleovog zakona

Boyleov zakon opisuje ulogu pritiska vode u okruženju ronjenja. Primjenjuje se i utječe na mnoge aspekte ronjenja. Razmotrite sljedeće primjere:

• Spuštanje- Kako se ronilac spušta, pritisak vode oko njega raste, uzrokujući da zrak u njegovoj opremi za ronjenje i tijelu zauzima manji volumen (komprimiranje).
• Uspon- Kako se ronilac penje, pritisak vode opada, tako da Boyleov zakon kaže da se zrak u njegovoj opremi i tijelu širi kako bi zauzeo veći volumen.

Mnoga sigurnosna pravila i protokoli u ronjenju su kreirani kako bi pomogli roniocu da kompenzira kompresiju i širenje zraka zbog promjena u pritisku vode. Na primjer, kompresija i ekspanzija plina dovode do potrebe da izjednačite svoje uši, prilagodite BCD i napravite sigurnosne stope.

Primjeri Boyleovog zakona u ronilačkom okruženju

Oni koji su se bavili ronjenjem iskusili su Boyleov zakon iz prve ruke. Na primjer:

• Uspon- Kako se ronilac uspinje, pritisak vode oko njega opada, a zrak u njegovom BCD-u se širi. To je razlog zašto on mora ispuštati višak zraka iz svog BCD-a dok se penje - inače će zrak koji se širi će uzrokovati da izgubi kontrolu nad svojom uzgonom.
• Spuštanje - Kako se ronilac spušta, pritisak vode oko njega raste, komprimirajući zrak unjegove uši. Mora izjednačiti pritisak u ušima kako bi izbjegao bol i moguću ozljedu uha koja se naziva barotrauma uha.

Sigurnosna pravila za ronjenje izvedena iz Boyleovog zakona

Boyleov zakon objašnjava neka od najvažnijih sigurnosnih pravila u ronjenju.

Evo dva primjera:

1. Ne zadržavajte dah pod vodom - Prema organizacijama za obuku ronjenja, ronilac nikada ne bi trebao zadržavati dah pod vodom jer ako se popne (čak i nekoliko stopa) na neko područje manjeg pritiska vode, vazduh zarobljen u njegovim plućima će se širiti prema Boyleovom zakonu. Zrak koji se širi može rastegnuti roničeva pluća i dovesti do plućne barotraume. Naravno, ovo se događa samo ako se uspinjete dok zadržavate dah, a mnoge tehničke ronilačke organizacije modificiraju ovo pravilo u "Ne zadržavajte dah i idite gore."
2. Polagano uspon - Tijelo ronioca apsorbira komprimirani azotni plin dok roni. Kako se penje na dubinu sa manjim pritiskom vode, ovaj azot se širi prema Boyleovom zakonu. Ako se ronilac ne uspinje dovoljno sporo da njegovo tijelo eliminira ovaj ekspandirajući azotni plin, on može stvoriti sitne mjehuriće u njegovoj krvi i tkivu i uzrokovati dekompresijsku bolest.

Zašto je potrebna stalna temperatura da se koristi Boyle

Kao što je gore spomenuto, Boyleov zakon se primjenjuje samo na plinove na konstantnoj temperaturi. Zagrijavanje plina uzrokuje njegovo širenje, a hlađenje plina uzrokuje njegovo sabijanje.

Ronilac može svjedočiti ovom fenomenu kada potopi topli rezervoar za ronjenje u hladniju vodu. Manometaročitavanje toplog rezervoara će pasti kada se rezervoar potopi u hladnu vodu kako se gas unutar rezervoara komprimira.

Gasovi koji prolaze kroz temperaturnu promjenu, kao i promjenu dubine, morat će uzeti u obzir promjenu zapremine plina zbog promjene temperature, a Boyleov jednostavan zakon mora se modificirati kako bi se uzela u obzir temperatura.

Boyleov zakon omogućava roniocima da predvide kako će se vazduh ponašati tokom ronjenja. Ovaj zakon pomaže roniocima da razumiju razloge iza mnogih sigurnosnih smjernica za ronjenje.