Kako se Boyleov zakon primjenjuje na ronjenje?

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-02-08 04:53

Jedna od fantastičnih posljedica upisa na tečaj rekreacijskog ronjenja je mogućnost naučiti neke osnovne fizičke koncepte i primijeniti ih na podvodno okruženje. Boyleov zakon je jedan od ovih pojmova.

Boyleov zakon objašnjava kako volumen plina varira s okolnim tlakom. Mnogi aspekti fizike i teorije ronjenja postaju jasni kada shvatite ovaj jednostavan zakon o plinu.

Boyleov zakon je:

PV=c

U ovoj jednadžbi, “P” predstavlja pritisak, “V” označava volumen, a “c” predstavlja konstantan (fiksni) broj.

Ako niste matematičar, ovo može zvučati zbunjujuće. Ali, ne očajavajte. Ova jednadžba kaže da za dati plin - kao što je zrak u uređaju za kompenzaciju uzgona (BCD) ronioca - ako pomnožite tlak koji okružuje plin s volumenom plina, uvijek ćete završiti s istim brojem.

Budući da se odgovor na jednadžbu ne može promijeniti (zato se zove konstanta), znamo da ako povećamo tlak oko plina (P), volumen plina (V) mora postati manji. Suprotno tome, ako smanjimo tlak oko plina, volumen plina će postati veći. 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 plina, jednadžba više ne radi.

Primjena Boyleovog zakona

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

• Spuštanje- Kako se ronilac spušta, tlak vode oko njega raste, uzrokujući da zrak u njegovoj opremi za ronjenje i tijelu zauzima manji volumen (komprimiranje).
• Uspon- Kako se ronilac uspinje, tlak 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 stvoreni su kako bi pomogli roniocu da kompenzira kompresiju i širenje zraka zbog promjena u tlaku vode. Na primjer, kompresija i ekspanzija plina dovode do potrebe za izjednačavanjem ušiju, podešavanjem BCD-a i sigurnosnim zaustavljanjima.

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, tlak vode oko njega opada, a zrak u njegovom BCD-u se širi. Zbog toga 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 zvanu 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 tlaka vode, zrak zarobljen u njegovim plućima proširit će se prema Boyleovom zakonu. Zrak koji se širi može rastegnuti roničeva pluća i dovesti do plućne barotraume. Naravno, to se događa samo ako se uspinjete dok zadržavate dah, a mnoge tehničke ronilačke organizacije mijenjaju ovo pravilo u "Ne zadržavajte dah i idite gore."
2. Polagano uspon - Tijelo ronioca apsorbira komprimirani dušikov plin dok on roni. Kako se uspinje u dubinu s manjim pritiskom vode, ovaj plin dušik se širi prema Boyleovom zakonu. Ako se ronilac ne uspinje dovoljno polako da njegovo tijelo eliminira ovaj dušikov plin koji se širi, on može stvoriti sitne mjehuriće u njegovoj krvi i tkivu i uzrokovati dekompresijsku bolest.

Zašto je potrebna stalna temperatura za korištenje Boyleove

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

Ronilac može svjedočiti ovom fenomenu kada uroni topli rezervoar za ronjenje u hladniju vodu. Manometaročitavanje toplog spremnika će pasti kada se spremnik potopi u hladnu vodu dok se plin unutar spremnika komprimira.

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

Boyleov zakon omogućuje roniocima da predvide kako će se zrak ponašati tijekom ronjenja. Ovaj zakon pomaže roniocima da razumiju razloge iza mnogih sigurnosnih smjernica za ronjenje.