איך חוק בויל חל על צלילה?

2024 מְחַבֵּר: Cyrus Reynolds | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-08 01:05

אחת ההשלכות המדהימות של הרשמה לקורס צלילה פנאי היא היכולת ללמוד כמה מושגי פיזיקה בסיסיים וליישם אותם בסביבה התת-ימית. חוק בויל הוא אחד מהמושגים האלה.

חוק בויל מסביר כיצד נפח הגז משתנה עם הלחץ שמסביב. היבטים רבים של פיזיקת צלילה ותורת הצלילה מתבהרים ברגע שמבינים את חוק הגז הפשוט הזה.

חוק בויל הוא:

PV=c

במשוואה זו, "P" מייצג לחץ, "V" מסמל נפח ו-"c" מייצג מספר קבוע (קבוע).

אם אינך איש מתמטיקה, זה עשוי להישמע מבלבל. אבל, אל תתייאשו. משוואה זו קובעת שעבור גז נתון - כמו אוויר במכשיר פיצוי ציפה של צולל צלילה - אם תכפיל את הלחץ המקיף את הגז בנפח הגז, תמיד תקבל אותו מספר.

מכיוון שהתשובה למשוואה לא יכולה להשתנות (לכן היא נקראת קבוע), אנו יודעים שאם נגדיל את הלחץ המקיף גז (P), נפח הגז (V) חייב להיות קטן יותר. לעומת זאת, אם נקטין את הלחץ המקיף את הגז, נפח הגז יגדל. זהו זה! זה כל החוק של בויל.

כמעט. הרק היבט נוסף של חוק בויל שאתה צריך לדעת הוא שהחוק חל רק בטמפרטורה קבועה. אם אתה מגדיל או מפחית את הטמפרטורה של גז, המשוואה לא עובדת יותר.

יישום חוק בויל

חוק בויל מתאר את תפקיד לחץ המים בסביבת הצלילה. זה חל ומשפיע על היבטים רבים של צלילה. שקול את הדוגמאות הבאות:

Descent- ככל שצולל יורד, לחץ המים סביבו עולה, מה שגורם לאוויר בציוד הצלילה שלו ובגופו לתפוס נפח קטן יותר (קומפרס).
עלייה- ככל שצולל עולה, לחץ המים יורד, ולכן חוק בויל קובע שהאוויר בציוד ובגופו מתרחב כדי לתפוס נפח גדול יותר.

רבים מכללי הבטיחות והפרוטוקולים של צלילה נוצרו כדי לעזור לצולל לפצות על דחיסה והתרחבות של האוויר עקב שינויים בלחץ המים. לדוגמה, דחיסה והתרחבות של גז מובילות לצורך להשוות את האוזניים שלך, להתאים את ה-BCD שלך ולבצע עצירות בטיחות.

דוגמאות לחוק בויל בסביבת הצלילה

אלו שצללו חוו את חוק בויל ממקור ראשון. לדוגמה:

Ascent- ככל שצולל עולה, לחץ המים סביבו פוחת, והאוויר ב-BCD שלו מתרחב. זו הסיבה שהוא צריך לשחרר אוויר עודף מה-BCD שלו בזמן שהוא עולה - אחרת, האוויר המתרחב יגרום לו לאבד שליטה על כושר הציפה שלו.
Descent - ככל שצולל יורד, לחץ המים סביבו עולה, ודוחס את האוויר פנימההאוזניים שלו. עליו להשוות את הלחץ באוזניו כדי להימנע מכאבים ופגיעה אפשרית באוזן הנקראת בארוטראומה באוזן.

כללי בטיחות בצלילה שנגזרו מחוק בויל

חוק בויל מסביר כמה מכללי הבטיחות החשובים ביותר בצלילה.

להלן שתי דוגמאות:

אל תעצרו את הנשימה מתחת למים - על פי ארגוני אימון צלילה, צולל לעולם לא צריך לעצור את נשימתו מתחת למים כי אם הוא עולה (אפילו כמה מטרים) לאזור בלחץ מים נמוך יותר, האוויר הכלוא בריאותיו יתרחב בהתאם לחוק בויל. האוויר המתרחב יכול למתוח את ריאות הצולל ולהוביל לברוטראומה ריאתית. כמובן, זה קורה רק אם אתה עולה תוך כדי עיכוב נשימתך, וארגוני צלילה טכניים רבים משנים את הכלל הזה ל"אל תעצור את הנשימה ותעלה למעלה."
עלייה לאט - גופו של צולל סופג גז חנקן דחוס בזמן שהוא צולל. כשהוא עולה לעומק עם פחות לחץ מים, גז החנקן הזה מתרחב לפי חוק בויל. אם צולל אינו עולה לאט מספיק כדי שגופו יסלק את גז החנקן המתרחב, הוא עלול ליצור בועות זעירות בדם וברקמתו ולגרום למחלת דקומפרסיה.

למה יש צורך בטמפרטורה קבועה כדי להשתמש ב-Boyl's

כפי שהוזכר לעיל, חוק בויל חל רק על גזים בטמפרטורה קבועה. חימום גז גורם לו להתרחב, וקירור גז גורם לו להידחס.

צולל יכול להיות עד לתופעה זו כאשר הוא טובל מיכל צלילה חם למים קרים יותר. מד הלחץהקריאה של מיכל חם תרד כשהמיכל שקוע במים קרירים כשהגז בתוך המיכל נדחס.

גזים שעוברים שינוי טמפרטורה, כמו גם שינוי עומק, יצטרכו לקחת בחשבון את השינוי בנפח הגז עקב שינוי הטמפרטורה, ויש לשנות את החוק הפשוט של בויל כדי לקחת בחשבון את הטמפרטורה.

חוק בויל מאפשר לצוללנים לצפות כיצד האוויר יתנהג במהלך צלילה. חוק זה עוזר לצוללנים להבין את הסיבות מאחורי רבים מהנחיות הבטיחות של צלילה.