Come si applica la legge di Boyle alle immersioni subacquee?

2024 Autore: Cyrus Reynolds | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-08 07:45

Una delle fantastiche conseguenze dell'iscrizione a un corso di immersione subacquea ricreativa è la possibilità di apprendere alcuni concetti di fisica di base e applicarli all'ambiente subacqueo. La legge di Boyle è uno di questi concetti.

La legge di Boyle spiega come il volume di un gas varia con la pressione circostante. Molti aspetti della fisica delle immersioni subacquee e della teoria dell'immersione diventano chiari una volta compresa questa semplice legge sui gas.

La legge di Boyle è:

PV=c

In questa equazione, "P" rappresenta la pressione, "V" indica il volume e "c" rappresenta un numero costante (fisso).

Se non sei una persona di matematica, questo potrebbe confondere. Ma non disperare. Questa equazione afferma che per un dato gas, come l'aria nel dispositivo di compensazione dell'assetto (BCD) di un subacqueo, se moltiplichi la pressione del gas circostante per il volume del gas, finirai sempre con lo stesso numero.

Poiché la risposta all'equazione non può cambiare (ecco perché si chiama costante), sappiamo che se aumentiamo la pressione che circonda un gas (P), il volume del gas (V) deve ridursi. Al contrario, se riduciamo la pressione del gas circostante, il volume del gas aumenterà. Questo è tutto! Questa è l'intera legge di Boyle.

Quasi. Ill'unico altro aspetto della legge di Boyle che devi sapere è che la legge si applica solo a temperatura costante. Se aumenti o diminuisci la temperatura di un gas, l'equazione non funziona più.

Applicare la legge di Boyle

La legge di Boyle descrive il ruolo della pressione dell'acqua nell'ambiente di immersione. Si applica e influenza molti aspetti delle immersioni subacquee. Considera i seguenti esempi:

• Descent- Quando un subacqueo scende, la pressione dell'acqua intorno a lui aumenta, facendo sì che l'aria nella sua attrezzatura subacquea e nel suo corpo occupi un volume minore (comprimere).
• Salita- Quando un subacqueo sale, la pressione dell'acqua diminuisce, quindi la legge di Boyle afferma che l'aria nella sua attrezzatura e nel suo corpo si espande per occupare un volume maggiore.

Molte delle regole e dei protocolli di sicurezza nelle immersioni subacquee sono stati creati per aiutare un subacqueo a compensare la compressione e l'espansione dell'aria dovute alle variazioni della pressione dell'acqua. Ad esempio, la compressione e l'espansione del gas portano alla necessità di equalizzare le orecchie, regolare il GAV e fare soste di sicurezza.

Esempi della legge di Boyle nell'ambiente subacqueo

Coloro che hanno fatto immersioni subacquee hanno sperimentato in prima persona la legge di Boyle. Ad esempio:

• Ascent- Quando un subacqueo sale, la pressione dell'acqua intorno a lui diminuisce e l'aria nel suo GAV si espande. Questo è il motivo per cui deve rilasciare l'aria in eccesso dal suo GAV mentre sale, altrimenti l'aria in espansione gli farà perdere il controllo della sua capacità di galleggiamento.
• Descent - Quando un subacqueo scende, la pressione dell'acqua intorno a lui aumenta, comprimendo l'aria all'internole sue orecchie. Deve equalizzare la pressione nelle orecchie per evitare dolore e una possibile lesione all'orecchio chiamata barotrauma dell'orecchio.

Regole di sicurezza per le immersioni subacquee derivate dalla legge di Boyle

La legge di Boyle spiega alcune delle regole di sicurezza più importanti nelle immersioni subacquee.

Ecco due esempi:

1. Non trattenere il respiro sott'acqua - Secondo le organizzazioni di addestramento subacqueo, un subacqueo non dovrebbe mai trattenere il respiro sott'acqua perché se sale (anche di pochi piedi) in un'area di una minore pressione dell'acqua, l'aria intrappolata nei suoi polmoni si espanderà secondo la legge di Boyle. L'aria in espansione può allungare i polmoni del subacqueo e portare a barotrauma polmonare. Naturalmente, questo si verifica solo se si risale trattenendo il respiro, e molte organizzazioni di immersioni tecniche modificano questa regola in "Non trattenere il respiro e salire".
2. Ascendi lentamente - Il corpo di un subacqueo assorbe azoto compresso durante l'immersione. Man mano che sale a una profondità con minore pressione dell'acqua, questo gas di azoto si espande secondo la legge di Boyle. Se un subacqueo non risale abbastanza lentamente da consentire al suo corpo di eliminare questo gas di azoto in espansione, può formare minuscole bolle nel sangue e nei tessuti e causare malattia da decompressione.

Perché una temperatura costante è necessaria per usare Boyle

Come accennato in precedenza, la legge di Boyle si applica solo ai gas a temperatura costante. Il riscaldamento di un gas lo fa espandere e il raffreddamento di un gas lo fa comprimere.

Un subacqueo può assistere a questo fenomeno quando immerge una bombola calda in acqua più fredda. Il manometrola lettura di un serbatoio caldo diminuirà quando il serbatoio viene immerso in acqua fredda mentre il gas all'interno del serbatoio si comprime.

I gas che stanno subendo un cambiamento di temperatura, oltre a un cambiamento di profondità, dovranno tenere conto della variazione del volume del gas dovuta al cambiamento di temperatura e la semplice legge di Boyle deve essere modificata per tenere conto della temperatura.

La legge di Boyle consente ai subacquei di anticipare come si comporterà l'aria durante un'immersione. Questa legge aiuta i subacquei a comprendere le ragioni alla base di molte delle linee guida sulla sicurezza delle immersioni subacquee.