Hur gäller Boyles lag för dykning?

2024 Författare: Cyrus Reynolds | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-09 07:14

En av de fantastiska konsekvenserna av att anmäla sig till en fritidsdykningskurs är att kunna lära sig några grundläggande fysikbegrepp och tillämpa dem på undervattensmiljön. Boyles lag är ett av dessa begrepp.

Boyles lag förklarar hur volymen av en gas varierar med det omgivande trycket. Många aspekter av dykfysik och dykteori blir tydliga när du förstår denna enkla gaslag.

Boyles lag är:

PV=c

I denna ekvation representerar "P" tryck, "V" betyder volym och "c" representerar ett konstant (fast) tal.

Om du inte är en matematikperson kan det här låta förvirrande. Men, misströsta inte. Den här ekvationen anger att för en given gas - som luft i en dykares flytkraftskompensator (BCD) - om du multiplicerar trycket omgivande gas med gasvolymen kommer du alltid att få samma siffra.

Eftersom svaret på ekvationen inte kan ändras (det är därför det kallas en konstant), vet vi att om vi ökar trycket som omger en gas (P), måste volymen av gasen (V) bli mindre. Omvänt, om vi minskar trycket kring gasen, kommer gasvolymen att bli större. Det är allt! Det är hela Boyles lag.

Nästan. Deenda andra aspekten av Boyles lag som du behöver känna till är att lagen endast gäller vid en konstant temperatur. Om du ökar eller sänker temperaturen på en gas fungerar inte ekvationen längre.

Att tillämpa Boyles lag

Boyles lag beskriver vattentryckets roll i dykmiljön. Det gäller och påverkar många aspekter av dykning. Tänk på följande exempel:

• Descent- När en dykare går ner ökar vattentrycket runt honom, vilket gör att luften i hans dykarutrustning och kropp upptar en mindre volym (komprimera).
• Ascent- När en dykare stiger minskar vattentrycket, så Boyles lag säger att luften i hans utrustning och kropp expanderar för att uppta en större volym.

Många av säkerhetsreglerna och protokollen för dykning skapades för att hjälpa en dykare att kompensera för komprimering och expansion av luft på grund av förändringar i vattentrycket. Till exempel leder kompressionen och expansionen av gas till behovet av att utjämna dina öron, justera din BCD och göra säkerhetsstopp.

Exempel på Boyles lag i dykmiljön

De som har dykt har upplevt Boyles lag från första hand. Till exempel:

• Ascent- När en dykare stiger minskar vattentrycket runt honom och luften i hans BCD expanderar. Det är därför han måste släppa ut överflödig luft från sin BCD när han stiger - annars kommer den expanderande luften att få honom att tappa kontrollen över sin flytkraft.
• Descent - När en dykare går ner ökar vattentrycket runt honom, vilket komprimerar luften inhans öron. Han måste utjämna trycket i öronen för att undvika smärta och en möjlig öronskada som kallas öronbarotrauma.

säkerhetsregler för dykning härledda från Boyles lag

Boyles lag förklarar några av de viktigaste säkerhetsreglerna vid dykning.

Här är två exempel:

1. Håll inte andan under vattnet - Enligt dykträningsorganisationer bör en dykare aldrig hålla andan under vattnet eftersom om han stiger upp (även några fot) till ett område av lägre vattentryck, kommer luften som fångas i hans lungor att expandera enligt Boyles lag. Den expanderande luften kan sträcka ut dykarens lungor och leda till lungbarotrauma. Naturligtvis inträffar detta bara om du stiger upp medan du håller andan, och många tekniska dykorganisationer ändrar denna regel till "Håll inte andan och gå upp."
2. Stig långsamt - En dykares kropp absorberar komprimerad kvävgas medan han dyker. När han stiger till ett djup med lägre vattentryck, expanderar denna kvävgas enligt Boyles lag. Om en dykare inte stiger tillräckligt långsamt för att hans kropp ska kunna eliminera denna expanderande kvävgas, kan den bilda små bubblor i hans blod och vävnad och orsaka tryckfallssjuka.

Varför en konstant temperatur är nödvändig för att använda Boyles

Som nämnts ovan gäller Boyles lag endast för gaser vid konstant temperatur. Uppvärmning av en gas får den att expandera och kylning av en gas gör att den komprimeras.

En dykare kan bevittna detta fenomen när de sänker en varm scubatank i kallare vatten. Tryckmätarenavläsningen av en varm tank kommer att sjunka när tanken är nedsänkt i kallt vatten när gasen inuti tanken komprimeras.

Gaser som genomgår en temperaturförändring, såväl som en djupförändring, måste ta hänsyn till förändringen i gasvolym på grund av temperaturförändringen, och Boyles enkla lag måste modifieras för att ta hänsyn till temperatur.

Boyles lag gör det möjligt för dykare att förutse hur luften kommer att bete sig under ett dyk. Den här lagen hjälper dykare att förstå orsakerna bakom många av dykningens säkerhetsriktlinjer.