Wie gilt das Gesetz von Boyle beim Tauchen?

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-07 04:52

Taucher, der grüne Meeresschildkröte, Galapagos-Inseln ansieht

Eine der fantastischen Folgen der Anmeldung zu einem Sporttauchkurs ist die Möglichkeit, einige grundlegende physikalische Konzepte zu lernen und sie auf die Unterwasserumgebung anzuwenden. Das Gesetz von Boyle ist eines dieser Konzepte.

Boyles Gesetz erklärt, wie sich das Volumen eines Gases mit dem Umgebungsdruck ändert. Viele Aspekte der Tauchphysik und Tauchtheorie werden klar, sobald Sie dieses einfache Gasgesetz verstanden haben.

Boyles Gesetz lautet:

PV=c

In dieser Gleichung steht „P“für Druck, „V“für Volumen und „c“für eine konstante (feste) Zahl.

Wenn Sie kein Mathematiker sind, mag dies verwirrend klingen. Aber verzweifeln Sie nicht. Diese Gleichung besagt, dass Sie für ein bestimmtes Gas – wie Luft in einem Tarierjacket (BCD) eines Tauchers – wenn Sie den umgebenden Gasdruck mit dem Gasvolumen multiplizieren, immer dieselbe Zahl erh alten.

Da sich die Antwort auf die Gleichung nicht ändern kann (deshalb nennt man sie eine Konstante), wissen wir, dass, wenn wir den Druck um ein Gas (P) erhöhen, das Volumen des Gases (V) kleiner werden muss. Umgekehrt, wenn wir den Gas umgebenden Druck verringern, wird das Volumen des Gases größer. Das ist es! Das ist Boyles ganzes Gesetz.

Fast. DasDer einzige andere Aspekt des Boyleschen Gesetzes, den Sie kennen müssen, ist, dass das Gesetz nur bei einer konstanten Temperatur gilt. Wenn Sie die Temperatur eines Gases erhöhen oder verringern, funktioniert die Gleichung nicht mehr.

Boyles Gesetz anwenden

Boyles Gesetz beschreibt die Rolle des Wasserdrucks in der Tauchumgebung. Es gilt und beeinflusst viele Aspekte des Gerätetauchens. Betrachten Sie die folgenden Beispiele:

Abstieg- Wenn ein Taucher abtaucht, erhöht sich der Wasserdruck um ihn herum, wodurch die Luft in seiner Tauchausrüstung und seinem Körper ein kleineres Volumen einnimmt (komprimieren).
Aufstieg- Wenn ein Taucher aufsteigt, nimmt der Wasserdruck ab, so dass das Gesetz von Boyle besagt, dass sich die Luft in seiner Ausrüstung und seinem Körper ausdehnt, um ein größeres Volumen einzunehmen.

Viele der Sicherheitsregeln und Protokolle beim Gerätetauchen wurden erstellt, um einem Taucher zu helfen, die Kompression und Ausdehnung der Luft aufgrund von Änderungen des Wasserdrucks auszugleichen. Zum Beispiel führt die Kompression und Expansion von Gas dazu, dass Sie Ihre Ohren ausgleichen, Ihr BCD anpassen und Sicherheitsstopps machen müssen.

Beispiele für das Gesetz von Boyle in der Tauchumgebung

Diejenigen, die schon einmal getaucht sind, haben Boyles Gesetz aus erster Hand erlebt. Zum Beispiel:

Aufstieg- Wenn ein Taucher aufsteigt, nimmt der Wasserdruck um ihn herum ab und die Luft in seinem BCD dehnt sich aus. Aus diesem Grund muss er beim Aufsteigen überschüssige Luft aus seinem BCD ablassen – andernfalls verliert er durch die expandierende Luft die Kontrolle über seinen Auftrieb.
Abstieg - Wenn ein Taucher abtaucht, erhöht sich der Wasserdruck um ihn herum und komprimiert die Luftseine Ohren. Er muss den Druck in seinen Ohren ausgleichen, um Schmerzen und eine mögliche Ohrverletzung namens Barotrauma zu vermeiden.

Sicherheitsregeln beim Tauchen, abgeleitet vom Gesetz von Boyle

Boyles Gesetz erklärt einige der wichtigsten Sicherheitsregeln beim Gerätetauchen.

Hier zwei Beispiele:

Nicht den Atem unter Wasser anh alten - Laut Tauchausbildungsorganisationen sollte ein Taucher niemals unter Wasser den Atem anh alten, denn wenn er (auch nur ein paar Meter) in ein Gebiet auftaucht Bei geringerem Wasserdruck dehnt sich die in seinen Lungen eingeschlossene Luft gemäß dem Gesetz von Boyle aus. Die sich ausdehnende Luft kann die Lunge des Tauchers dehnen und zu einem Lungenbarotrauma führen. Dies geschieht natürlich nur, wenn Sie mit angeh altenem Atem aufsteigen, und viele Organisationen für technisches Tauchen ändern diese Regel in „H alten Sie nicht den Atem an und steigen Sie auf.“
Langsam aufsteigen - Der Körper eines Tauchers absorbiert komprimiertes Stickstoffgas, während er taucht. Wenn er in eine Tiefe mit geringerem Wasserdruck aufsteigt, dehnt sich dieses Stickstoffgas gemäß dem Gesetz von Boyle aus. Wenn ein Taucher nicht langsam genug aufsteigt, damit sein Körper dieses expandierende Stickstoffgas ausscheiden kann, kann es winzige Bläschen in seinem Blut und Gewebe bilden und Dekompressionskrankheit verursachen.

Warum eine konstante Temperatur notwendig ist, um Boyles zu verwenden

Wie oben erwähnt, gilt das Gesetz von Boyle nur für Gase mit konstanter Temperatur. Beim Erhitzen eines Gases dehnt es sich aus, beim Abkühlen komprimiert es sich.

Taucher können dieses Phänomen beobachten, wenn sie eine warme Tauchflasche in kälteres Wasser tauchen. Das ManometerDer Messwert eines warmen Tanks sinkt, wenn der Tank in k altes Wasser getaucht wird, da das Gas im Tank komprimiert wird.

Gase, die einer Temperaturänderung sowie einer Tiefenänderung unterliegen, müssen die Änderung des Gasvolumens aufgrund der Temperaturänderung berücksichtigen, und das einfache Gesetz von Boyle muss modifiziert werden, um die Temperatur zu berücksichtigen.

Boyles Gesetz ermöglicht es Tauchern vorherzusagen, wie sich die Luft während eines Tauchgangs verh alten wird. Dieses Gesetz hilft Tauchern, die Gründe hinter vielen Sicherheitsrichtlinien des Gerätetauchens zu verstehen.