Hvordan finder Boyles lov anvendelse på dykning?

2024 Forfatter: Cyrus Reynolds | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-07 13:56

En af de fantastiske konsekvenser ved at tilmelde sig et rekreativt dykkerkursus er at kunne lære nogle grundlæggende fysikkoncepter og anvende dem i undervandsmiljøet. Boyles lov er et af disse begreber.

Boyles lov forklarer, hvordan volumen af en gas varierer med det omgivende tryk. Mange aspekter af dykkerfysik og dykkerteori bliver tydelige, når du forstår denne simple gaslov.

Boyles lov er:

PV=c

I denne ligning repræsenterer "P" tryk, "V" betyder volumen og "c" repræsenterer et konstant (fast) tal.

Hvis du ikke er en matematikperson, kan det lyde forvirrende. Men fortvivl ikke. Denne ligning angiver, at for en given gas - såsom luft i en dykkers opdriftskompensator (BCD) - hvis du multiplicerer trykket omkring gas med gasvolumenet, vil du altid ende med det samme tal.

Fordi svaret på ligningen ikke kan ændre sig (det er derfor, det kaldes en konstant), ved vi, at hvis vi øger trykket omkring en gas (P), skal volumenet af gassen (V) blive mindre. Omvendt, hvis vi mindsker trykket omkring gassen, vil gassens volumen blive større. Det er det! Det er hele Boyles lov.

Næsten. Deteneste andet aspekt af Boyles lov, som du behøver at vide, er, at loven kun gælder ved en konstant temperatur. Hvis du øger eller sænker temperaturen på en gas, virker ligningen ikke længere.

Anvendelse af Boyles lov

Boyles lov beskriver vandtrykkets rolle i dykkermiljøet. Det gælder og påvirker mange aspekter af dykning. Overvej følgende eksempler:

• Descent- Når en dykker stiger ned, stiger vandtrykket omkring ham, hvilket får luften i hans dykkerudstyr og krop til at optage et mindre volumen (komprimere).
• Ascent- Når en dykker stiger op, falder vandtrykket, så Boyles lov siger, at luften i hans gear og krop udvider sig til at optage en større volumen.

Mange af sikkerhedsreglerne og protokollerne inden for dykning blev oprettet for at hjælpe en dykker med at kompensere for kompression og udvidelse af luft på grund af ændringer i vandtrykket. For eksempel fører kompression og udvidelse af gas til behovet for at udligne dine ører, justere din BCD og foretage sikkerhedsstop.

Eksempler på Boyles lov i dykkermiljøet

De, der har dykket, har oplevet Boyles lov på første hånd. For eksempel:

• Ascent- Når en dykker stiger op, falder vandtrykket omkring ham, og luften i hans BCD udvider sig. Det er derfor, han er nødt til at frigive overskydende luft fra sin BCD, mens han stiger op - ellers vil den ekspanderende luft få ham til at miste kontrollen over sin opdrift.
• Descent - Når en dykker stiger ned, øges vandtrykket omkring ham, hvilket komprimerer luften indhans ører. Han skal udligne trykket i ørerne for at undgå smerter og en mulig øreskade kaldet ørebarotrauma.

Scubadykning sikkerhedsregler afledt af Boyles lov

Boyles lov forklarer nogle af de vigtigste sikkerhedsregler inden for dykning.

Her er to eksempler:

1. Hold ikke vejret under vandet - Ifølge dykkertræningsorganisationer bør en dykker aldrig holde vejret under vandet, fordi hvis han stiger op (selv et par fod) til et område af mindre vandtryk, vil luften fanget i hans lunger udvide sig ifølge Boyles lov. Den ekspanderende luft kan strække dykkerens lunger og føre til lungebarotraume. Dette sker selvfølgelig kun, hvis du stiger op, mens du holder vejret, og mange tekniske dykkerorganisationer ændrer denne regel til "Hold ikke vejret og gå op."
2. Stig langsomt op - En dykkers krop absorberer komprimeret nitrogengas, mens han dykker. Når han stiger til en dybde med mindre vandtryk, udvider denne nitrogengas sig ifølge Boyles lov. Hvis en dykker ikke stiger langsomt nok op til, at hans krop kan fjerne denne ekspanderende nitrogengas, kan den danne små bobler i hans blod og væv og forårsage trykfaldssyge.

Hvorfor en konstant temperatur er nødvendig for at bruge Boyle's

Som nævnt ovenfor gælder Boyles lov kun for gasser ved konstant temperatur. Opvarmning af en gas får den til at udvide sig, og afkøling af en gas får den til at komprimere.

En dykker kan være vidne til dette fænomen, når de nedsænker en varm scuba-tank i koldere vand. Trykmålerenaflæsningen af en varm tank vil falde, når tanken er nedsænket i koldt vand, efterhånden som gassen inde i tanken komprimeres.

Gasser, der gennemgår en temperaturændring, såvel som en dybdeændring, skal tages højde for ændringen i gasvolumen på grund af temperaturændringen, og Boyles simple lov skal modificeres for at tage højde for temperatur.

Boyles lov gør det muligt for dykkere at forudse, hvordan luften vil opføre sig under et dyk. Denne lov hjælper dykkere med at forstå årsagerne bag mange af dyknings sikkerhedsretningslinjer.