Hoe is de wet van Boyle van toepassing op duiken?

2024 Auteur: Cyrus Reynolds | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-08 23:22

Een van de fantastische gevolgen van deelname aan een recreatieve duikcursus is dat je een aantal basisconcepten op het gebied van natuurkunde kunt leren en toepassen op de onderwateromgeving. De wet van Boyle is een van deze concepten.

De wet van Boyle legt uit hoe het volume van een gas varieert met de omgevingsdruk. Veel aspecten van duikfysica en duiktheorie worden duidelijk zodra je deze eenvoudige gaswet begrijpt.

De wet van Boyle is:

PV=c

In deze vergelijking staat "P" voor druk, "V" voor volume en "c" voor een constant (vast) getal.

Als je geen wiskundige bent, klinkt dit misschien verwarrend. Maar, wanhoop niet. Deze vergelijking stelt dat voor een bepaald gas, zoals lucht in het drijfvermogencompensatorapparaat (BCD) van een duiker, als je de druk van het omringende gas vermenigvuldigt met het gasvolume, je altijd hetzelfde aantal krijgt.

Omdat het antwoord op de vergelijking niet kan veranderen (daarom wordt het een constante genoemd), weten we dat als we de druk rond een gas (P) verhogen, het volume van het gas (V) kleiner moet worden. Omgekeerd, als we de druk rondom het gas verlagen, zal het volume van het gas groter worden. Dat is het! Dat is de hele wet van Boyle.

Bijna. Dehet enige andere aspect van de wet van Boyle dat u moet weten, is dat de wet alleen van toepassing is bij een constante temperatuur. Als je de temperatuur van een gas verhoogt of verlaagt, werkt de vergelijking niet meer.

De wet van Boyle toepassen

De wet van Boyle beschrijft de rol van waterdruk in de duikomgeving. Het is van toepassing op en beïnvloedt vele aspecten van duiken. Beschouw de volgende voorbeelden:

• Descent- Als een duiker afda alt, neemt de waterdruk om hem heen toe, waardoor de lucht in zijn duikuitrusting en lichaam een kleiner volume (comprimeren) inneemt.
• Ascent- Naarmate een duiker opstijgt, neemt de waterdruk af, dus de wet van Boyle stelt dat de lucht in zijn uitrusting en lichaam uitzet om een groter volume in te nemen.

Veel van de veiligheidsregels en -protocollen bij het duiken zijn gemaakt om een duiker te helpen compenseren voor de compressie en uitzetting van lucht als gevolg van veranderingen in de waterdruk. De compressie en expansie van gas leiden er bijvoorbeeld toe dat u uw oren moet klaren, uw trimvest moet aanpassen en veiligheidsstops moet maken.

Voorbeelden van de wet van Boyle in de duikomgeving

Degenen die hebben gedoken, hebben de wet van Boyle uit de eerste hand ervaren. Bijvoorbeeld:

• Ascent- Als een duiker opstijgt, neemt de waterdruk om hem heen af en zet de lucht in zijn trimvest uit. Dit is de reden waarom hij overtollige lucht uit zijn trimvest moet laten terwijl hij opstijgt, anders zal de uitzettende lucht ervoor zorgen dat hij de controle over zijn drijfvermogen verliest.
• Descent - Als een duiker afda alt, neemt de waterdruk om hem heen toe, waardoor de lucht inzijn oren. Hij moet de druk in zijn oren gelijkmaken om pijn en mogelijk oorletsel, oorbarotrauma genaamd, te voorkomen.

Veiligheidsregels voor duiken afgeleid van de wet van Boyle

De wet van Boyle verklaart enkele van de belangrijkste veiligheidsregels bij het duiken.

Hier zijn twee voorbeelden:

1. Houd je adem niet in onder water - Volgens duikopleidingsorganisaties mag een duiker nooit zijn adem onder water inhouden, want als hij opstijgt (zelfs een paar meter) naar een gebied van een lagere waterdruk, zal de lucht die in zijn longen zit, uitzetten volgens de wet van Boyle. De uitzettende lucht kan de longen van de duiker uitrekken en leiden tot longbarotrauma. Dit gebeurt natuurlijk alleen als je opstijgt terwijl je je adem inhoudt, en veel technische duikorganisaties wijzigen deze regel in "Houd je adem niet in en ga omhoog."
2. Langzaam opstijgen - Het lichaam van een duiker absorbeert samengeperst stikstofgas terwijl hij duikt. Als hij opstijgt naar een diepte met minder waterdruk, zet dit stikstofgas uit volgens de wet van Boyle. Als een duiker niet langzaam genoeg opstijgt zodat zijn lichaam dit uitzettende stikstofgas kan verwijderen, kan het kleine belletjes in zijn bloed en weefsel vormen en decompressieziekte veroorzaken.

Waarom een constante temperatuur nodig is om Boyle's te gebruiken

Zoals hierboven vermeld, is de wet van Boyle alleen van toepassing op gassen bij een constante temperatuur. Door een gas te verwarmen zet het uit en door een gas af te koelen wordt het samengedrukt.

Een duiker kan dit fenomeen zien wanneer hij een warme duikfles onderdompelt in kouder water. De manometerde aflezing van een warme tank zal afnemen wanneer de tank wordt ondergedompeld in koud water terwijl het gas in de tank wordt samengedrukt.

Gassen die een temperatuurverandering ondergaan, evenals een diepteverandering, moeten rekening houden met de verandering in gasvolume als gevolg van de temperatuurverandering, en de eenvoudige wet van Boyle moet worden aangepast om rekening te houden met temperatuur.

De wet van Boyle stelt duikers in staat te anticiperen hoe lucht zich tijdens een duik zal gedragen. Deze wet helpt duikers de redenen achter veel van de veiligheidsrichtlijnen voor duiken te begrijpen.