Как применим закон Бойля к подводному плаванию с аквалангом?

2024 Автор: Cyrus Reynolds | [email protected]. Последнее изменение: 2024-02-09 03:36

Одним из замечательных результатов обучения на курсах любительского подводного плавания является возможность изучить некоторые основные понятия физики и применить их к подводной среде. Закон Бойля является одним из таких понятий.

Закон Бойля объясняет, как объем газа зависит от окружающего давления. Многие аспекты физики подводного плавания и теории погружений становятся ясными, когда вы понимаете этот простой газовый закон.

Закон Бойля:

PV=c

В этом уравнении «P» представляет собой давление, «V» означает объем, а «c» представляет постоянное (фиксированное) число.

Если вы не разбираетесь в математике, это может показаться запутанным. Но не отчаивайтесь. Это уравнение утверждает, что для данного газа - например, воздуха в компенсаторе плавучести аквалангиста (BCD) - если вы умножите давление окружающего газа на объем газа, вы всегда получите одно и то же число.

Поскольку ответ на уравнение не может измениться (поэтому оно называется константой), мы знаем, что если мы увеличим давление, окружающее газ (P), объем газа (V) должен уменьшиться. И наоборот, если мы уменьшим давление, окружающее газ, объем газа станет больше. Вот и все! Вот и весь закон Бойля.

Почти. Единственный другой аспект закона Бойля, который вам нужно знать, заключается в том, что закон применяется только при постоянной температуре. Если вы увеличиваете или уменьшаете температуру газа, уравнение больше не работает.

Применение закона Бойля

Закон Бойля описывает роль давления воды в условиях погружения. Это применимо и влияет на многие аспекты подводного плавания. Рассмотрим следующие примеры:

• Спуск- Когда дайвер погружается, давление воды вокруг него увеличивается, в результате чего воздух в его акваланге и теле занимает меньший объем (сжимается).
• Восхождение- Когда дайвер всплывает, давление воды уменьшается, поэтому закон Бойля гласит, что воздух в его снаряжении и теле расширяется, занимая больший объем.

Многие правила и протоколы безопасности при подводном плавании с аквалангом были созданы, чтобы помочь дайверу компенсировать сжатие и расширение воздуха из-за изменений давления воды. Например, сжатие и расширение газа приводят к необходимости выравнивать слух, регулировать компенсатор плавучести и делать остановки безопасности.

Примеры применения закона Бойля в условиях погружения

Те, кто занимался подводным плаванием с аквалангом, испытали закон Бойля на собственном опыте. Например:

• Восхождение- Когда дайвер всплывает, давление воды вокруг него уменьшается, а воздух в компенсаторе плавучести расширяется. Вот почему он должен выпустить лишний воздух из компенсатора плавучести во время всплытия, иначе расширяющийся воздух заставит его потерять контроль над плавучестью.
• Descent - По мере погружения дайвера давление воды вокруг него увеличивается, сжимая воздух вего уши. Он должен выровнять давление в ушах, чтобы избежать боли и возможной травмы уха, называемой баротравмой уха.

Правила безопасности при подводном плавании, основанные на законе Бойля

Закон Бойля объясняет некоторые из наиболее важных правил безопасности при подводном плавании с аквалангом.

Вот два примера:

1. Не задерживайте дыхание под водой - Согласно организациям, занимающимся обучением дайвингу, дайвер никогда не должен задерживать дыхание под водой, потому что, если он всплывет (даже на несколько футов) в при меньшем давлении воды воздух, попавший в его легкие, будет расширяться в соответствии с законом Бойля. Расширяющийся воздух может растянуть легкие дайвера и привести к баротравме легких. Конечно, это происходит только в том случае, если вы всплываете, задержав дыхание, и многие организации технического дайвинга изменяют это правило на «Не задерживать дыхание и подниматься».
2. Восхождение медленно - Во время погружения тело дайвера поглощает сжатый газообразный азот. Когда он поднимается на глубину с меньшим давлением воды, этот газообразный азот расширяется в соответствии с законом Бойля. Если дайвер всплывает недостаточно медленно, чтобы его тело могло избавиться от этого расширяющегося газообразного азота, он может образовать крошечные пузырьки в его крови и тканях и вызвать декомпрессионную болезнь..

Почему необходима постоянная температура для использования Бойля

Как упоминалось выше, закон Бойля применим только к газам при постоянной температуре. При нагревании газ расширяется, а при охлаждении сжимается.

Дайвер может наблюдать это явление, когда он погружает теплый акваланг в более холодную воду. Манометрпоказания теплого бака будут падать, когда бак погружен в холодную воду, так как газ внутри бака сжимается.

Газы, которые претерпевают изменение температуры, а также изменение глубины, должны учитывать изменение объема газа из-за изменения температуры, и простой закон Бойля должен быть изменен для учета температуры.

Закон Бойля позволяет дайверам предвидеть поведение воздуха во время погружения. Этот закон помогает дайверам понять причины, лежащие в основе многих правил безопасности при подводном плавании с аквалангом.