Com s'aplica la llei de Boyle al submarinisme?

2024 Autora: Cyrus Reynolds | [email protected]. Última modificació: 2024-02-07 11:22

Una de les conseqüències fantàstiques d'inscriure's a un curs de busseig recreatiu és poder aprendre alguns conceptes bàsics de física i aplicar-los al medi submarí. La llei de Boyle és un d'aquests conceptes.

La llei de Boyle explica com varia el volum d'un gas amb la pressió que l'envolta. Molts aspectes de la física del submarinisme i la teoria del busseig es fan clars un cop entens aquesta senzilla llei dels gasos.

La llei de Boyle és:

PV=c

En aquesta equació, "P" representa la pressió, "V" significa volum i "c" representa un nombre constant (fix).

Si no ets matemàtic, això pot semblar confús. Però, no et desesperis. Aquesta equació indica que per a un gas determinat, com ara l'aire del dispositiu compensador de flotabilitat (BCD) d'un submarinista, si multipliqueu la pressió del gas que envolta pel volum de gas, sempre acabareu amb el mateix nombre.

Com que la resposta de l'equació no pot canviar (per això s'anomena constant), sabem que si augmentem la pressió que envolta un gas (P), el volum del gas (V) s'ha de reduir.. Per contra, si disminuïm la pressió que envolta el gas, el volum del gas serà més gran. Això és! Aquesta és tota la llei de Boyle.

Gairebé. ElL'únic altre aspecte de la llei de Boyle que cal saber és que la llei només s'aplica a una temperatura constant. Si augmenteu o reduïu la temperatura d'un gas, l'equació ja no funciona.

Aplicar la llei de Boyle

La llei de Boyle descriu el paper de la pressió de l'aigua en l'entorn d'immersió. S'aplica i afecta molts aspectes del submarinisme. Considereu els exemples següents:

• Descens- A mesura que un bussejador baixa, la pressió de l'aigua al seu voltant augmenta, fent que l'aire del seu equip de busseig i del seu cos ocupi un volum més petit (comprimir).
• Ascensió- A mesura que ascendeix un bussejador, la pressió de l'aigua disminueix, de manera que la Llei de Boyle estableix que l'aire del seu equip i del cos s'expandeix per ocupar un volum més gran.

Moltes de les normes i protocols de seguretat en el busseig es van crear per ajudar un bussejador a compensar la compressió i l'expansió de l'aire a causa dels canvis de pressió de l'aigua. Per exemple, la compressió i l'expansió del gas fan que calgui igualar les orelles, ajustar el BCD i fer parades de seguretat.

Exemples de la llei de Boyle en l'entorn de busseig

Els que han practicat submarinisme han experimentat de primera mà la Llei de Boyle. Per exemple:

• Ascensió- A mesura que ascendeix un bussejador, la pressió de l'aigua al seu voltant disminueix i l'aire del seu BCD s'expandeix. És per això que ha d'alliberar l'excés d'aire del seu BCD a mesura que puja; en cas contrari, l'aire en expansió farà que perdi el control de la seva flotabilitat.
• Descens - A mesura que un bussejador baixa, la pressió de l'aigua al seu voltant augmenta, comprimint l'aire.les seves orelles. Ha d'equilibrar la pressió a les orelles per evitar el dolor i una possible lesió de l'oïda anomenada barotrauma de l'oïda.

Normes de seguretat per al busseig derivades de la llei de Boyle

La llei de Boyle explica algunes de les normes de seguretat més importants en el busseig.

Aquí hi ha dos exemples:

1. No aguanteu la respiració sota l'aigua - Segons les organitzacions d'entrenament de busseig, un bussejador mai hauria de contenir la respiració sota l'aigua perquè si puja (fins i tot uns peus) a una zona de menor pressió d'aigua, l'aire atrapat als seus pulmons s'expandirà segons la llei de Boyle. L'aire en expansió pot estirar els pulmons del bussejador i provocar un barotrauma pulmonar. Per descomptat, això només passa si ascendeix mentre aguantes la respiració, i moltes organitzacions de busseig tècnic modifiquen aquesta regla per "No contenir la respiració i pujar".
2. Ascendeu lentament - El cos d'un bussejador absorbeix gas nitrogen comprimit mentre submergeix. A mesura que ascendeix a una profunditat amb menys pressió d'aigua, aquest gas nitrogenat s'expandeix segons la llei de Boyle. Si un bussejador no ascendeix prou lentament perquè el seu cos elimini aquest gas nitrogenat en expansió, pot formar petites bombolles a la sang i als teixits i causar la mal altia per descompressió..

Per què és necessària una temperatura constant per utilitzar Boyle

Com s'ha esmentat anteriorment, la llei de Boyle només s'aplica als gasos a temperatura constant. L'escalfament d'un gas fa que s'expandeixi, i el refredament d'un gas fa que es comprimeixi.

Un bussejador pot presenciar aquest fenomen quan submergeix un tanc de busseig càlid en aigua més freda. El manòmetreLa lectura d'un dipòsit calent baixarà quan el dipòsit estigui submergit en aigua freda a mesura que el gas dins del dipòsit es comprimeix.

Els gasos que estan experimentant un canvi de temperatura, així com un canvi de profunditat, hauran de tenir en compte el canvi de volum del gas a causa del canvi de temperatura, i la llei simple de Boyle s'ha de modificar per tenir en compte la temperatura.

La llei de Boyle permet als bussejadors anticipar com es comportarà l'aire durant una immersió. Aquesta llei ajuda als bussejadors a entendre els motius de moltes de les directrius de seguretat del submarinisme.