Wie gilt das Gesetz von Boyle beim Sporttauchen?

Eine der fantastischen Konsequenzen der Anmeldung zu einem Sporttauchkurs besteht darin, dass man einige grundlegende physikalische Konzepte erlernen und diese auf die Unterwasserumgebung anwenden kann. Das Boylesche Gesetz ist eines dieser Konzepte.

Das Boylesche Gesetz erklärt, wie sich das Volumen eines Gases mit der Umgebung ändertDruck. 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 das verwirrend klingen. Aber verzweifeln Sie nicht. Diese Gleichung besagt, dass man für ein bestimmtes Gas – wie zum Beispiel die Luft im Tarierjacket (BCD) eines Sporttauchers – immer die gleiche Zahl erhält, wenn man den Druck um das Gas herum mit dem Gasvolumen multipliziert.

Weil sich die Antwort auf die Gleichung nicht ändern kann (deshalb wird sie a genannt).Konstante), wissen wir, dass das Volumen des Gases (V) kleiner werden muss, wenn wir den Druck um ein Gas (P) erhöhen. Wenn wir umgekehrt den Druck um das Gas verringern, wird das Volumen des Gases größer. Das ist es! Das ist Boyles gesamtes Gesetz.

Fast. Der einzige weitere Aspekt des Boyle-Gesetzes, den Sie kennen müssen, ist, dass das Gesetz nur bei einer konstanten Temperatur gilt. Wenn man die Temperatur eines Gases erhöht oder verringert, funktioniert die Gleichung nicht mehr.

Anwendung des Boyleschen Gesetzes

Das Boylesche Gesetz beschreibt die Rolle des Wasserdrucks in der Tauchumgebung. Es gilt und beeinflusst viele Aspekte des Sporttauchens. 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 (komprimiert).
• Aufstieg- Wenn ein Taucher aufsteigt, nimmt der Wasserdruck ab. Das Gesetz von Boyle besagt also, 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 dabei zu helfen, die Kompression und Ausdehnung der Luft aufgrund von Wasserdruckänderungen auszugleichen. Beispielsweise führt die Kompression und Ausdehnung von Gas dazu, dass Sie Ihre Ohren ausgleichen, Ihr Tarierjacket anpassen und Sicherheitsstopps einlegen müssen.

Beispiele für Boyles Gesetz in der Tauchumgebung

Wer schon einmal getaucht ist, hat 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 Tarierjacket dehnt sich aus. Deshalb muss er beim Aufstieg überschüssige Luft aus seinem Tarierjacket ablassen – andernfalls verliert er durch die sich ausdehnende Luft die Kontrolle über seinen Auftrieb.
• Abstieg- Wenn ein Taucher abtaucht, erhöht sich der Wasserdruck um ihn herum und komprimiert die Luft in seinen Ohren. Er muss den Druck in seinen Ohren ausgleichen, um Schmerzen und eine mögliche Ohrverletzung namens Ohr-Barotrauma zu vermeiden.

Sicherheitsregeln für das Tauchen, abgeleitet aus Boyles Gesetz

Das Gesetz von Boyle erklärt einige der wichtigsten Sicherheitsregeln beim Sporttauchen.

Hier zwei Beispiele:

1. Halten Sie unter Wasser nicht den Atem an –Nach Angaben von Tauchausbildungsorganisationen sollte ein Taucher unter Wasser niemals den Atem anhalten, da sich die in seinen Lungen eingeschlossene Luft gemäß dem Boyle-Gesetz ausdehnt, wenn er in einen Bereich mit geringerem Wasserdruck aufsteigt (und sei es auch nur ein paar Meter). Die sich ausdehnende Luft kann die Lunge des Tauchers dehnen und zu einem Lungenbarotrauma führen. Dies geschieht natürlich nur, wenn Sie mit angehaltenem Atem aufsteigen, und viele technische Tauchorganisationen ändern diese Regel in „Halten Sie nicht den Atem an und steigen Sie auf.“
2. Langsam aufsteigen -Der Körper eines Tauchers nimmt beim Tauchen komprimiertes Stickstoffgas auf. Wenn er in eine Tiefe mit geringerem Wasserdruck aufsteigt, dehnt sich dieses Stickstoffgas gemäß dem Boyle-Gesetz aus. Wenn ein Taucher nicht langsam genug aufsteigt, damit sein Körper dieses expandierende Stickstoffgas ausscheiden kann, kann es zu winzigen Bläschen in seinem Blut und Gewebe kommen und eine Dekompressionskrankheit auslösen.

Warum eine konstante Temperatur für die Verwendung von Boyle’s notwendig ist

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

Ein Taucher kann dieses Phänomen beobachten, wenn er eine warme Tauchflasche in kälteres Wasser taucht. Der Manometerwert eines warmen Tanks sinkt, wenn der Tank in kaltes Wasser getaucht wird, da das Gas im Tank komprimiert wird.

Bei Gasen, die einer Temperaturänderung sowie einer Tiefenänderung unterliegen, muss die Änderung des Gasvolumens aufgrund der Temperaturänderung berücksichtigt werden, und Boyles einfaches Gesetz muss geändert werden, um die Temperatur zu berücksichtigen.

Das Gesetz von Boyle ermöglicht es Tauchern vorherzusagen, wie sich die Luft während eines Tauchgangs verhält. Dieses Gesetz hilft Tauchern, die Gründe für viele Sicherheitsrichtlinien beim Sporttauchen zu verstehen.