Kuidas Boyle'i seadus kehtib sukeldumise kohta?

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-07 18:23

Meelelahutuslikule sukeldumiskursusele registreerumise üks fantastilisi tagajärgi on võimalus õppida mõningaid füüsika põhimõisteid ja rakendada neid veealuses keskkonnas. Boyle'i seadus on üks neist mõistetest.

Boyle'i seadus selgitab, kuidas gaasi maht varieerub sõltuv alt ümbritsevast rõhust. Paljud sukeldumise füüsika ja sukeldumisteooria aspektid saavad selgeks, kui mõistate seda lihtsat gaasiseadust.

Boyle'i seadus on:

PV=c

Selles võrrandis tähistab "P" rõhku, "V" tähistab mahtu ja "c" tähistab konstantset (fikseeritud) arvu.

Kui te pole matemaatika inimene, võib see tunduda segane. Kuid ärge heitke meelt. See võrrand väidab, et antud gaasi puhul – näiteks õhk akvalangis sukelduja ujuvuse kompensaatoris (BCD) –, kui korrutate gaasi ümbritseva rõhu gaasimahuga, saate alati sama arvu.

Kuna võrrandi vastus ei saa muutuda (sellepärast nimetatakse seda konstandiks), siis teame, et kui suurendame gaasi ümbritsevat rõhku (P), peab gaasi ruumala (V) vähenema. Ja vastupidi, kui vähendame gaasi ümbritsevat rõhku, suureneb gaasi maht. See on kõik! See on kogu Boyle'i seadus.

Peaaegu. TheBoyle'i seaduse ainus aspekt, mida peate teadma, on see, et seadus kehtib ainult konstantsel temperatuuril. Kui tõstate või alandate gaasi temperatuuri, siis võrrand enam ei tööta.

Boyle'i seaduse rakendamine

Boyle'i seadus kirjeldab veesurve rolli sukeldumiskeskkonnas. See kehtib ja mõjutab paljusid sukeldumise aspekte. Mõelge järgmistele näidetele:

• Laskumine- Kui sukelduja laskub, suureneb veerõhk tema ümber, mistõttu tema sukeldumisvarustuses ja kehas olev õhk hõivab väiksema mahu (kompressioon).
• Tõus- Sukelduja tõustes veerõhk väheneb, nii et Boyle'i seadus ütleb, et õhk tema varustuses ja kehas paisub, et hõivata suuremat mahtu.

Paljud sukeldumise ohutusreeglid ja protokollid loodi selleks, et aidata sukeldujal kompenseerida veesurve muutustest tingitud õhu kokkusurumist ja paisumist. Näiteks põhjustab gaasi kokkusurumine ja paisumine vajaduse kõrvu ühtlustada, BCD-d reguleerida ja ohutuspeatusi teha.

Boyle'i seaduse näited sukeldumiskeskkonnas

Need, kes on sukeldunud, on Boyle'i seadust omal nahal kogenud. Näiteks:

• Tõus- Kui sukelduja tõuseb, väheneb veesurve tema ümber ja õhk tema BCD-s paisub. Seetõttu peab ta tõustes vabastama oma BCD-st liigse õhu – vastasel juhul kaotab paisuv õhk ta ujuvuse üle kontrolli.
• Laskumine – sukelduja laskumisel suureneb veesurve tema ümber, surudes õhkutema kõrvad. Ta peab võrdsustama rõhku kõrvades, et vältida valu ja võimalikku kõrvavigastust, mida nimetatakse kõrva barotraumaks.

Boyle'i seadusest tuletatud sukeldumise ohutuseeskirjad

Boyle'i seadus selgitab mõningaid kõige olulisemaid ohutusreegleid sukeldumisel.

Siin on kaks näidet:

1. Ära hoia vee all hinge kinni - Sukeldumiskoolitusorganisatsioonide sõnul ei tohiks sukelduja kunagi vee all hinge kinni hoida, sest kui ta tõuseb (kasvõi mõne jala kõrgusele) piirkonda väiksema veesurve korral paisub tema kopsudesse lõksu jäänud õhk Boyle'i seaduse kohaselt. Paisuv õhk võib sukelduja kopse venitada ja põhjustada kopsubarotrauma. Muidugi juhtub see ainult siis, kui tõusete hinge kinni hoides ja paljud tehnilised sukeldumisorganisatsioonid muudavad selle reegli reegliks "Ära hoia hinge kinni ja mine üles."
2. Tõuske aeglaselt - Sukelduja keha neelab sukeldumise ajal surutud lämmastikku. Kui ta tõuseb madalama veesurvega sügavusele, paisub see lämmastikgaas vastav alt Boyle'i seadusele. Kui sukelduja ei tõuse piisav alt aeglaselt, et tema keha seda paisuvat lämmastikgaasi elimineeriks, võib see moodustada tema verre ja kudedesse pisikesi mullikesi ning põhjustada dekompressioonihaigust.

Miks on Boyle'i kasutamiseks vajalik püsiv temperatuur

Nagu eespool mainitud, kehtib Boyle'i seadus ainult konstantse temperatuuriga gaaside kohta. Gaasi kuumutamisel see paisub ja gaasi jahutamisel kokkusurumisel.

Sukelduja võib olla selle nähtuse tunnistajaks, kui ta uputab sooja veepaagi külmemasse vette. Rõhumõõtursooja paagi näit langeb, kui paak sukeldatakse jahedasse vette, kuna paagi sees olev gaas kokku surub.

Gaaside puhul, mille temperatuur ja sügavus muutub, tuleb arvesse võtta temperatuurimuutusest tingitud gaasimahu muutust ja Boyle'i lihtsat seadust tuleb temperatuuri arvessevõtmiseks muuta.

Boyle'i seadus võimaldab sukeldujatele ette näha, kuidas õhk sukeldumise ajal käitub. See seadus aitab sukeldujatel mõista paljude sukeldumise ohutusjuhiste tagamaid.