Jak se Boylův zákon vztahuje na přístrojové potápění?

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-07 12:25

Diver Viewing Green Sea Turtle, Galapágy

Jedním z fantastických důsledků zápisu do kurzu rekreačního potápění je schopnost naučit se některé základní fyzikální pojmy a aplikovat je na podvodní prostředí. Boylův zákon je jedním z těchto konceptů.

Boyleův zákon vysvětluje, jak se objem plynu mění s okolním tlakem. Mnoho aspektů fyziky potápění a teorie potápění bude jasných, jakmile pochopíte tento jednoduchý zákon o plynech.

Boyleův zákon je:

PV=c

V této rovnici „P“představuje tlak, „V“znamená objem a „c“představuje konstantní (pevné) číslo.

Pokud nejste matematik, může to znít matoucí. Ale nezoufejte. Tato rovnice říká, že pro daný plyn – jako je vzduch v zařízení pro kompenzaci vztlaku (BCD) potápěče – pokud vynásobíte tlak obklopující plyn objemem plynu, vždy skončíte se stejným číslem.

Protože se odpověď na rovnici nemůže změnit (proto se nazývá konstanta), víme, že pokud zvýšíme tlak obklopující plyn (P), objem plynu (V) se musí zmenšit. Naopak, snížíme-li tlak okolního plynu, objem plynu se zvětší. A je to! To je celý Boylův zákon.

Téměř. Thejediný další aspekt Boyleova zákona, který potřebujete vědět, je, že zákon platí pouze při konstantní teplotě. Pokud zvýšíte nebo snížíte teplotu plynu, rovnice již nebude fungovat.

Uplatnění Boyleova zákona

Boyleův zákon popisuje roli tlaku vody v prostředí potápění. Platí a ovlivňuje mnoho aspektů přístrojového potápění. Zvažte následující příklady:

Sestup- Jak potápěč klesá, tlak vody kolem něj se zvyšuje, což způsobuje, že vzduch v jeho potápěčském vybavení a těle zabírá menší objem (stlačuje se).
Vzestup- Jak potápěč stoupá, tlak vody klesá, takže Boyleův zákon říká, že vzduch v jeho výstroji a těle expanduje a zabírá větší objem.

Mnoho bezpečnostních pravidel a protokolů při přístrojovém potápění bylo vytvořeno s cílem pomoci potápěči kompenzovat kompresi a expanzi vzduchu v důsledku změn tlaku vody. Například komprese a expanze plynu vede k nutnosti vyrovnat vaše uši, upravit BCD a provést bezpečnostní zastávky.

Příklady Boyleova zákona v potápěčském prostředí

Ti, kteří se potápěli, zažili Boylův zákon na vlastní kůži. Například:

Vzestup- Jak potápěč stoupá, tlak vody kolem něj klesá a vzduch v jeho BCD se rozšiřuje. To je důvod, proč musí uvolnit přebytečný vzduch ze svého BCD, když stoupá – jinak mu expandující vzduch způsobí, že ztratí kontrolu nad svým vztlakem.
Sestup – Jak potápěč klesá, tlak vody kolem něj se zvyšuje a vzduch se stlačujejeho uši. Musí vyrovnat tlak v uších, aby se vyhnul bolesti a možnému poranění ucha zvanému ušní barotrauma.

Pravidla bezpečnosti při potápění odvozená z Boyleova zákona

Boylův zákon vysvětluje některá z nejdůležitějších bezpečnostních pravidel při potápění.

Zde jsou dva příklady:

Nezadržujte dech pod vodou - Podle organizací pro výcvik potápěčů by potápěč nikdy neměl zadržovat dech pod vodou, protože pokud vystoupí (i několik stop) do určité oblasti při menším tlaku vody se vzduch zachycený v jeho plicích rozšíří podle Boylova zákona. Expandující vzduch může natáhnout plíce potápěče a vést k plicnímu barotraumatu. K tomu samozřejmě dochází pouze v případě, že stoupáte a zadržujete dech, a mnoho organizací zabývajících se technickým potápěním upravuje toto pravidlo na „Nezadržujte dech a jděte nahoru.“
Vzestup pomalu - Tělo potápěče při potápění absorbuje stlačený plynný dusík. Jak stoupá do hloubky s menším tlakem vody, tento plynný dusík expanduje podle Boyleova zákona. Pokud potápěč nestoupá dostatečně pomalu, aby jeho tělo eliminovalo tento expandující plynný dusík, může v jeho krvi a tkáni vytvořit drobné bublinky a způsobit dekompresní nemoc.

Proč je pro použití Boyleova systému nezbytná konstantní teplota

Jak je uvedeno výše, Boyleův zákon platí pouze pro plyny o konstantní teplotě. Zahřívání plynu způsobuje jeho expanzi a ochlazování plynu způsobuje jeho stlačení.

Potápěč může být svědkem tohoto jevu, když ponoří teplou potápěčskou nádrž do chladnější vody. Tlakoměrúdaj o teplé nádrži klesne, když je nádrž ponořena ve studené vodě, protože se plyn uvnitř nádrže stlačuje.

Plyny, které procházejí změnou teploty, stejně jako změnou hloubky, budou muset zohlednit změnu objemu plynu v důsledku změny teploty a Boyleův jednoduchý zákon musí být upraven tak, aby zohledňoval teplotu.

Boyleův zákon umožňuje potápěčům předvídat, jak se bude vzduch během ponoru chovat. Tento zákon pomáhá potápěčům pochopit důvody mnoha bezpečnostních pokynů pro potápění.