Hoe is Boyle se wet van toepassing op skubaduik?

2024 Outeur: Cyrus Reynolds | [email protected]. Laas verander: 2024-02-07 04:58

Een van die fantastiese gevolge van inskryf vir 'n ontspanningsskubaduikkursus is om 'n paar basiese fisika-konsepte te leer en dit op die onderwater-omgewing toe te pas. Boyle se wet is een van hierdie konsepte.

Boyle's Law verduidelik hoe die volume van 'n gas verskil met die omringende druk. Baie aspekte van skubaduikfisika en duikteorie word duidelik sodra jy hierdie eenvoudige gaswet verstaan.

Boyle se wet is:

PV=c

In hierdie vergelyking verteenwoordig "P" druk, "V" dui op volume en "c" verteenwoordig 'n konstante (vaste) getal.

As jy nie 'n wiskundige persoon is nie, kan dit dalk verwarrend klink. Maar, moenie moed verloor nie. Hierdie vergelyking stel dat vir 'n gegewe gas - soos lug in 'n skubaduiker se dryfkragkompensatortoestel (BCD) - as jy die druk omringende gas vermenigvuldig met die volume gas, sal jy altyd met dieselfde getal eindig.

Omdat die antwoord op die vergelyking nie kan verander nie (dit is hoekom dit 'n konstante genoem word), weet ons dat as ons die druk rondom 'n gas (P) verhoog, die volume van die gas (V) kleiner moet word. Omgekeerd, as ons die druk rondom gas verlaag, sal die volume van die gas groter word. Dis dit! Dit is Boyle se hele wet.

Amper. Dieenigste ander aspek van Boyle se wet wat jy moet weet, is dat die wet slegs by 'n konstante temperatuur geld. As jy die temperatuur van 'n gas verhoog of verlaag, werk die vergelyking nie meer nie.

Toepassing van Boyle se wet

Boyle's Law beskryf die rol van waterdruk in die duikomgewing. Dit is van toepassing en raak baie aspekte van skubaduik. Beskou die volgende voorbeelde:

• Descent- Soos 'n duiker daal, neem die waterdruk om hom toe, wat veroorsaak dat lug in sy scuba-toerusting en liggaam 'n kleiner volume (kompressie) beslaan.
• Ascent- Soos 'n duiker opstyg, neem waterdruk af, so Boyle se wet bepaal dat die lug in sy rat en liggaam uitsit om 'n groter volume te beset.

Baie van die veiligheidsreëls en -protokolle in skubaduik is geskep om 'n duiker te help om te vergoed vir die saampersing en uitsetting van lug as gevolg van veranderinge in waterdruk. Byvoorbeeld, die kompressie en uitsetting van gas lei tot die behoefte om jou ore gelyk te maak, jou BCD aan te pas en veiligheidsstop te maak.

Voorbeelde van Boyle se wet in die duikomgewing

Diegene wat al skubaduik het, het Boyle's Law eerstehands ervaar. Byvoorbeeld:

• Opstyg- Soos 'n duiker opstyg, neem waterdruk om hom af, en die lug in sy BCD brei uit. Dit is hoekom hy oortollige lug van sy BCD moet vrystel terwyl hy opstyg - anders sal die uitdyende lug veroorsaak dat hy beheer oor sy dryfvermoë verloor.
• Descent - Soos 'n duiker daal, neem die waterdruk om hom toe, wat die lug saamperssy ore. Hy moet die druk in sy ore gelyk maak om pyn en 'n moontlike oorbesering genaamd oorbarotrauma te vermy.

Skubaduikveiligheidsreëls afgelei van Boyle se wet

Boyle se wet verduidelik sommige van die belangrikste veiligheidsreëls in skubaduik.

Hier is twee voorbeelde:

1. Moenie jou asem onder water ophou nie - Volgens duikopleidingsorganisasies moet 'n duiker nooit sy asem onder water ophou nie, want as hy opstyg (selfs 'n paar voet) na 'n gebied van laer waterdruk, sal die lug wat in sy longe vasgevang is volgens Boyle's Law uitsit. Die uitdyende lug kan die duiker se longe rek en lei tot pulmonêre barotrauma. Dit gebeur natuurlik net as jy opstyg terwyl jy jou asem ophou, en baie tegniese duikorganisasies wysig hierdie reël na "Moenie jou asem ophou nie en opgaan nie."
2. Klim stadig op - 'n Duiker se liggaam absorbeer saamgeperste stikstofgas terwyl hy duik. Soos hy opstyg tot 'n diepte met minder waterdruk, brei hierdie stikstofgas uit volgens Boyle's Law. As 'n duiker nie stadig genoeg opstyg sodat sy liggaam hierdie uitbreidende stikstofgas kan uitskakel nie, kan dit klein borrels in sy bloed en weefsel vorm en dekompressiesiekte veroorsaak.

Waarom 'n konstante temperatuur nodig is om Boyle's te gebruik

Soos hierbo genoem, is Boyle se wet slegs van toepassing op gasse by 'n konstante temperatuur. Verhitting van 'n gas laat dit uitsit, en afkoeling van 'n gas laat dit saampers.

'n Duiker kan hierdie verskynsel aanskou wanneer hulle 'n warm skubadenk in kouer water onderdompel. Die drukmeterlesing van 'n warm tenk sal daal wanneer die tenk in koel water gedompel word, aangesien die gas binne die tenk saampers.

Gasse wat 'n temperatuurverandering ondergaan, sowel as 'n diepteverandering, sal die verandering in gasvolume as gevolg van die temperatuurverandering verreken moet kry, en Boyle se eenvoudige wet moet gewysig word om vir temperatuur rekening te hou.

Boyle se wet stel duikers in staat om te voorspel hoe lug tydens 'n duik sal optree. Hierdie wet help duikers om die redes agter baie van skubaduik se veiligheidsriglyne te verstaan.