Una de les fantàstiques conseqüències de la matrícula en un curs de submarinisme recreatiu és poder aprendre alguns conceptes bàsics de física i aplicar-los al medi subaquàtic. La llei de Boyle és un d’aquests conceptes.
La Llei de Boyle explica com el volum d’un gas varia amb la pressió circumdant. Molts aspectes de la física del submarinisme i la teoria de la immersió queden clars un cop entès aquesta simple llei del gas.
La Llei de Boyle és:
PV = c
En aquesta equació, "P" representa pressió, "V" significa volum i "c" representa un nombre constant (fix).
Si no ets una persona matemàtica, això pot semblar confús. Però no us desespereu Aquesta equació diu que per a un gas determinat, com ara l’aire del dispositiu de compensació de flotabilitat del submarinisme (BCD), si multipliqueu la pressió del gas pel volum de gas, sempre sortireu amb el mateix nombre.
Com que la resposta a l’equació no pot canviar (per això s’anomena constant), sabem que si augmentem la pressió que envolta un gas (P), el volum del gas (V) ha de reduir-se. Per contra, si disminuïm la pressió que envolta el gas, el volum de gas serà més gran. Això és! Aquesta és tota la llei de Boyle.
Gairebé. L’únic altre aspecte de la Llei de Boyle que cal conèixer és que la llei només s’aplica a temperatura constant. Si augmenteu o disminueu la temperatura d’un gas, l’equació ja no funciona.
Aplicació de la Llei de Boyle
La Llei de Boyle descriu el paper de la pressió de l’aigua en l’entorn d’immersió. Aplica i afecta molts aspectes del submarinisme. Considereu els exemples següents:
- Descens - A mesura que el submarinista descendeix, la pressió de l'aigua al seu voltant augmenta, fent que l'aire dels seus equips de submarinisme i cos ocupin un volum més reduït (comprimir).
- Ascens - A mesura que un submarinista augmenta, la pressió de l'aigua disminueix, de manera que la Llei de Boyle estableix que l'aire del seu equip i del seu cos s'expandeix fins a ocupar un volum més gran.
Moltes de les normes i protocols de seguretat en el submarinisme van ser creades per ajudar un submarinista a compensar la compressió i l’expansió de l’aire a causa dels canvis en la pressió de l’aigua. Per exemple, la compressió i l’expansió del gas condueixen a la necessitat d’igualar les orelles, ajustar el BCD i fer aturades de seguretat.
Exemples de la llei de Boyle en l'entorn de busseig
Els que han buscat submarinisme han experimentat de primera mà la Llei de Boyle. Per exemple:
- Ascens: a mesura que un submarinista augmenta, la pressió de l'aigua al seu voltant disminueix i l'aire del seu BCD s'expandeix. És per això que ha d’alliberar l’excés d’aire del BCD a mesura que ascendeix, en cas contrari, l’aire en expansió farà que perdi el control de la seva flotabilitat.
- Descens - A mesura que el submarinista descendeix, la pressió de l’aigua al seu voltant augmenta, comprimint l’aire a les orelles. Ha d’igualar la pressió a les orelles per evitar dolor i una possible lesió a l’oïda anomenada barotrauma de l’oïda.
Normes de seguretat de busseig derivades de la Llei de Boyle
La llei de Boyle explica algunes de les normes de seguretat més importants en el submarinisme.
Aquí teniu dos exemples:
- Don't Hold Your Breath Underwater - Segons les organitzacions de formació en immersió, un submarinista no hauria de mantenir mai la respiració sota l'aigua, ja que si ascendeix (fins i tot uns metres) a una zona de menor pressió de l'aigua, l'aire atrapat als seus pulmons s'expandirà segons Llei de Boyle. L’aire en expansió pot estirar els pulmons del submarinista i conduir a un barotrauma pulmonar. Per descomptat, això només es produeix si ascendeix sense respirar i moltes organitzacions tècniques de submarinisme modifiquen aquesta regla per "No respirar i pugeu".
- Ascend lentament: el cos d’un submarinista absorbeix gas compressat de nitrogen mentre es troba immers. A mesura que ascendeix a una profunditat amb menys pressió d’aigua, aquest gas nitrogenat s’expandeix segons la Llei de Boyle. Si un submarinista no ascendeix prou lentament perquè el seu cos pugui eliminar aquest gas nitrogenat en expansió, pot formar petites bombolles a la sang i al teixit i causar malalties de descompressió.
Per què és necessària una temperatura constant per utilitzar Boyle's
Com s'ha esmentat anteriorment, la Llei de Boyle només s'aplica als gasos a temperatura constant. Escalfar un gas fa que s’expandeixi i el refredament d’un gas fa que es comprimeixi.
Un submarinista pot presenciar aquest fenomen quan submergir un dipòsit de submarinisme càlid en aigua més freda. La lectura del manòmetre de pressió d’un tanc càlid baixarà quan el dipòsit se submergeixi en aigua freda a mesura que el gas dins del dipòsit es comprimeix.
Els gasos que pateixen un canvi de temperatura, així com un canvi de profunditat, hauran de tenir el canvi de volum de gas a causa del canvi de temperatura, i cal modificar la simple llei de Boyle per tenir en compte la temperatura.
La llei de Boyle permet als submarinistes preveure com es comportarà l’aire durant una immersió. Aquesta llei ajuda els submarinistes a comprendre els motius de moltes de les directrius de seguretat del submarinisme.
