قانون بویل چگونه برای غواصی اعمال می شود؟

2024 نویسنده: Cyrus Reynolds | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-07 19:56

یکی از پیامدهای خارق العاده ثبت نام در دوره غواصی تفریحی، یادگیری برخی مفاهیم اولیه فیزیک و به کارگیری آنها در محیط زیر آب است. قانون بویل یکی از این مفاهیم است.

قانون بویل توضیح می دهد که چگونه حجم گاز با فشار اطراف تغییر می کند. بسیاری از جنبه های فیزیک غواصی و تئوری غواصی زمانی که این قانون ساده گاز را درک کنید، روشن می شود.

قانون بویل این است:

PV=c

در این معادله، "P" نشان دهنده فشار، "V" نشان دهنده حجم و "c" نشان دهنده یک عدد ثابت (ثابت) است.

اگر فرد ریاضی نیستید، ممکن است گیج کننده به نظر برسد. اما، ناامید نشو این معادله بیان می کند که برای یک گاز معین - مانند هوا در دستگاه جبران کننده شناوری غواصان غواصی (BCD) - اگر فشار اطراف گاز را در حجم گاز ضرب کنید، همیشه به همان عدد خواهید رسید.

چون پاسخ معادله نمی تواند تغییر کند (به همین دلیل به آن ثابت می گویند) می دانیم که اگر فشار اطراف گاز را افزایش دهیم (P) حجم گاز (V) باید کوچکتر شود.. برعکس، اگر فشار گاز اطراف را کاهش دهیم، حجم گاز بیشتر می شود. خودشه! این کل قانون بویل است.

تقریبا. راتنها جنبه دیگری از قانون بویل که باید بدانید این است که قانون فقط در دمای ثابت اعمال می شود. اگر دمای گاز را کم یا زیاد کنید، معادله دیگر کار نمی کند.

به کارگیری قانون بویل

قانون بویل نقش فشار آب را در محیط غواصی توصیف می کند. کاربرد دارد و بر بسیاری از جنبه های غواصی تأثیر می گذارد. مثال های زیر را در نظر بگیرید:

• نزول- با پایین آمدن یک غواص، فشار آب در اطراف او افزایش می یابد و باعث می شود که هوا در تجهیزات غواصی و بدن او حجم کمتری (فشرده) را اشغال کند..
• صعود- با صعود غواص، فشار آب کاهش می یابد، بنابراین قانون بویل بیان می کند که هوا در دنده و بدن او منبسط می شود تا حجم بیشتری را اشغال کند.

بسیاری از قوانین و پروتکل های ایمنی در غواصی برای کمک به غواص برای جبران فشرده شدن و انبساط هوا به دلیل تغییر فشار آب ایجاد شده است. برای مثال، فشرده شدن و انبساط گاز منجر به نیاز به یکسان کردن گوش‌ها، تنظیم BCD و توقف ایمنی می‌شود.

نمونه هایی از قانون بویل در محیط غواصی

کسانی که غواصی کرده اند، قانون بویل را دست اول تجربه کرده اند. به عنوان مثال:

• صعود- با صعود غواص، فشار آب در اطراف او کاهش می یابد و هوا در BCD او منبسط می شود. به همین دلیل است که هنگام صعود باید هوای اضافی را از BCD خود خارج کند - در غیر این صورت، هوای در حال انبساط باعث می شود کنترل شناوری خود را از دست بدهد.
• نزول - با پایین آمدن یک غواص، فشار آب در اطراف او افزایش می یابد و هوا را فشرده می کند.گوش های او او باید فشار گوش خود را برابر کند تا از درد و آسیب احتمالی گوش به نام باروترومای گوش جلوگیری کند.

قوانین ایمنی غواصی برگرفته از قانون بویل

قانون بویل برخی از مهمترین قوانین ایمنی در غواصی را توضیح می دهد.

در اینجا دو مثال وجود دارد:

1. نفس خود را زیر آب حبس نکنید - طبق گفته سازمان های آموزش غواصی، غواص هرگز نباید نفس خود را زیر آب حبس کند زیرا اگر به یک منطقه (حتی چند فوتی) صعود کند با فشار آب کمتر، هوای محبوس شده در ریه های او طبق قانون بویل منبسط می شود. هوای در حال انبساط می تواند ریه های غواص را کشیده و منجر به باروتروما ریوی شود. البته، این تنها در صورتی اتفاق می‌افتد که در حالی که نفس خود را حبس کرده‌اید، صعود می‌کنید و بسیاری از سازمان‌های غواصی فنی این قانون را به "نفس خود حبس نکنید و بالا بروید" تغییر می‌دهند.
2. صعود آهسته - بدن غواص هنگام غواصی گاز نیتروژن فشرده را جذب می کند. همانطور که او با فشار آب کمتر به عمق صعود می کند، این گاز نیتروژن طبق قانون بویل منبسط می شود. اگر یک غواص آنقدر آهسته بالا نرود که بدنش این گاز نیتروژن در حال انبساط را از بین ببرد، می تواند حباب های ریزی در خون و بافت او ایجاد کند و باعث بیماری رفع فشار شود.

چرا دمای ثابت برای استفاده از Boyle ضروری است

همانطور که در بالا ذکر شد، قانون بویل فقط برای گازهایی در دمای ثابت اعمال می شود. گرم کردن گاز باعث انبساط آن و خنک کردن گاز باعث فشرده شدن آن می شود.

یک غواص زمانی که یک مخزن غواصی گرم را در آب سردتر فرو می برد، می تواند شاهد این پدیده باشد. فشار سنجهنگامی که مخزن در آب خنک غوطه ور می شود و گاز داخل مخزن فشرده می شود، خواندن یک مخزن گرم کاهش می یابد.

گازهایی که در حال تغییر دما و همچنین تغییر عمق هستند، به دلیل تغییر دما باید تغییر حجم گاز را داشته باشند و قانون ساده بویل باید برای محاسبه دما اصلاح شود.

قانون بویل غواصان را قادر می سازد پیش بینی کنند که هوا در طول غواصی چگونه رفتار می کند. این قانون به غواصان کمک می کند تا دلایل بسیاری از دستورالعمل های ایمنی غواصی را درک کنند.