كيف ينطبق قانون بويل على الغوص؟

2024 مؤلف: Cyrus Reynolds | [email protected]. آخر تعديل: 2024-02-07 05:59

واحدة من النتائج الرائعة للتسجيل في دورة غوص السكوبا الترفيهية هي القدرة على تعلم بعض مفاهيم الفيزياء الأساسية وتطبيقها على البيئة تحت الماء. قانون بويل هو أحد هذه المفاهيم.

يشرح قانون بويل كيف يختلف حجم الغاز باختلاف الضغط المحيط. تصبح العديد من جوانب فيزياء الغوص ونظرية الغوص واضحة بمجرد فهم قانون الغاز البسيط هذا.

قانون بويل هو:

PV=c

في هذه المعادلة ، "P" تمثل الضغط ، و "V" تشير إلى الحجم و "c" تمثل رقم ثابت (ثابت).

إذا لم تكن خبيرًا في الرياضيات ، فقد يبدو هذا محيرًا. لكن لا تيأس. تنص هذه المعادلة على أنه بالنسبة لغاز معين - مثل الهواء في جهاز معوض الطفو لغواص سكوبا (BCD) - إذا قمت بضرب الضغط المحيط بالغاز في حجم الغاز ، فسوف ينتهي بك الأمر دائمًا بنفس الرقم.

نظرًا لأن إجابة المعادلة لا يمكن أن تتغير (ولهذا يطلق عليها اسم ثابت) ، فإننا نعلم أنه إذا قمنا بزيادة الضغط المحيط بالغاز (P) ، يجب أن يصبح حجم الغاز (V) أصغر. بالمقابل ، إذا قللنا الضغط المحيط بالغاز ، سيزداد حجم الغاز. هذا هو! هذا هو قانون بويل بأكمله.

تقريبا. الالجانب الآخر الوحيد من قانون بويل الذي تحتاج إلى معرفته هو أن القانون ينطبق فقط عند درجة حرارة ثابتة. إذا قمت بزيادة درجة حرارة الغاز أو خفضها ، فلن تعمل المعادلة بعد الآن.

تطبيق قانون بويل

يصف قانون بويل دور ضغط الماء في بيئة الغوص. ينطبق ويؤثر على العديد من جوانب الغوص. تأمل الأمثلة التالية:

• النسب- عندما ينزل الغواص ، يزداد ضغط الماء من حوله ، مما يتسبب في احتلال الهواء في معدات الغوص والجسم حجمًا أصغر (ضغط).
• الصعود- عندما يصعد الغواص ، ينخفض ضغط الماء ، لذلك ينص قانون بويل على أن الهواء في معداته وجسمه يتمدد ليحتل حجمًا أكبر.

تم إنشاء العديد من قواعد وبروتوكولات السلامة في غوص السكوبا لمساعدة الغواص على تعويض ضغط وتمدد الهواء بسبب التغيرات في ضغط الماء. على سبيل المثال ، يؤدي ضغط الغاز وتمدده إلى الحاجة إلى موازنة أذنيك ، وضبط BCD ، وتوقف الأمان.

أمثلة على قانون بويل في بيئة الغوص

أولئك الذين مارسوا رياضة الغطس لديهم خبرة مباشرة بقانون بويل. على سبيل المثال:

• الصعود- مع صعود الغواص ، ينخفض ضغط الماء من حوله ، ويتمدد الهواء في BCD. هذا هو السبب في أنه يتعين عليه إطلاق الهواء الزائد من BCD الخاص به أثناء صعوده - وإلا فإن الهواء المتسع سيجعله يفقد السيطرة على طفوه.
• النسب- عندما ينزل الغواص ، يزداد ضغط الماء من حوله ، مما يؤدي إلى ضغط الهواء فيأذنيه. يجب أن يوازن الضغط في أذنيه لتجنب الألم وإصابة الأذن المحتملة تسمى رضح الأذن.

قواعد سلامة غوص السكوبا المستمدة من قانون بويل

قانون بويل يشرح بعض أهم قواعد السلامة في الغوص.

هنا مثالان:

1. لا تحبس أنفاسك تحت الماء -وفقًا لمنظمات تدريب الغوص ، يجب ألا يحبس الغواص أنفاسه تحت الماء أبدًا لأنه إذا صعد (حتى بضعة أقدام) إلى منطقة بضغط ماء أقل ، سيتمدد الهواء المحبوس في رئتيه وفقًا لقانون بويل. يمكن للهواء المتسع أن يمد رئتي الغواص ويؤدي إلى الرضح الضغطي الرئوي. بالطبع ، لا يحدث هذا إلا إذا صعدت وأنت تحبس أنفاسك ، وتقوم العديد من مؤسسات الغوص الفنية بتعديل هذه القاعدة إلى "لا تحبس أنفاسك واصعد."
2. اصعد ببطء -يمتص جسم الغواص غاز النيتروجين المضغوط أثناء الغطس. عندما يصعد إلى عمق بضغط ماء أقل ، يتمدد غاز النيتروجين هذا وفقًا لقانون بويل. إذا لم يصعد الغواص ببطء كافٍ لجسمه للتخلص من غاز النيتروجين المتوسع ، فيمكن أن يشكل فقاعات صغيرة في دمه وأنسجته ويسبب مرض تخفيف الضغط.

لماذا يلزم وجود درجة حرارة ثابتة لاستخدام Boyle's

كما ذكرنا سابقًا ، ينطبق قانون بويل على الغازات عند درجة حرارة ثابتة فقط. يؤدي تسخين الغاز إلى تمدده ، ويؤدي تبريد الغاز إلى انضغاطه.

يمكن للغواص أن يشهد هذه الظاهرة عندما يغمر خزانًا دافئًا في الماء البارد. مقياس الضغطستنخفض قراءة الخزان الدافئ عند غمر الخزان في ماء بارد بينما ينضغط الغاز الموجود داخل الخزان.

الغازات التي تمر بتغير في درجة الحرارة ، بالإضافة إلى تغير في العمق ، يجب أن يكون لها تغير في حجم الغاز بسبب تغير درجة الحرارة ، ويجب تعديل قانون بويل البسيط لمراعاة درجة الحرارة.

يسمح قانون بويل للغواصين بتوقع كيف سيتصرف الهواء أثناء الغوص. يساعد هذا القانون الغواصين على فهم الأسباب الكامنة وراء العديد من إرشادات السلامة الخاصة بالغوص.