Salah satu konsekuensi fantastis dari mengikuti kursus scuba diving rekreasi adalah dapat mempelajari beberapa konsep fisika dasar dan menerapkannya pada lingkungan bawah laut. Hukum Boyle adalah salah satu konsep ini.
Hukum Boyle menjelaskan bagaimana volume gas bervariasi dengan tekanan di sekitarnya. Banyak aspek fisika selam scuba dan teori selam menjadi jelas setelah Anda memahami hukum gas sederhana ini.
Hukum Boyle adalah:
PV = c
Dalam persamaan ini, "P" mewakili tekanan, "V" menandakan volume dan "c" mewakili angka yang konstan (tetap).
Jika Anda bukan orang matematika, ini mungkin terdengar membingungkan. Tapi, jangan putus asa. Persamaan ini menyatakan bahwa untuk gas tertentu - seperti udara dalam alat kompensator apung penyelam (BCD) penyelam penyelam - jika Anda melipatgandakan tekanan gas di sekitarnya dengan volume gas, Anda akan selalu berakhir dengan angka yang sama.
Karena jawaban atas persamaan tidak dapat berubah (itu sebabnya disebut konstanta), kita tahu bahwa jika kita meningkatkan tekanan di sekitar gas (P), volume gas (V) harus semakin kecil. Sebaliknya, jika kita mengurangi tekanan di sekitar gas, volume gas akan menjadi lebih besar. Itu dia! Itu seluruh hukum Boyle.
Hampir. Satu-satunya aspek Hukum Boyle yang perlu Anda ketahui adalah bahwa hukum tersebut hanya berlaku pada suhu konstan. Jika Anda menambah atau mengurangi suhu gas, persamaannya tidak berfungsi lagi.
Menerapkan Hukum Boyle
Hukum Boyle menggambarkan peran tekanan air dalam lingkungan menyelam. Ini berlaku dan memengaruhi banyak aspek scuba diving. Perhatikan contoh-contoh berikut:
- Keturunan - Saat penyelam turun, tekanan air di sekitarnya meningkat, menyebabkan udara di peralatan scuba dan tubuhnya menempati volume yang lebih kecil (kompres).
- Pendakian - Saat seorang penyelam naik, tekanan air berkurang, sehingga Hukum Boyle menyatakan bahwa udara di roda gigi dan tubuhnya melebar untuk menempati volume yang lebih besar.
Banyak aturan keamanan dan protokol dalam scuba diving dibuat untuk membantu penyelam mengimbangi kompresi dan ekspansi udara karena perubahan tekanan air. Misalnya, kompresi dan ekspansi gas mengarah pada kebutuhan untuk menyamakan telinga Anda, menyesuaikan BCD Anda, dan membuat keamanan berhenti.
Contoh Hukum Boyle di Lingkungan Selam
Mereka yang telah melakukan scuba diving telah mengalami Hukum Boyle secara langsung. Sebagai contoh:
- Pendakian - Saat seorang penyelam naik, tekanan air di sekitarnya berkurang, dan udara di BCD-nya mengembang. Inilah sebabnya mengapa dia harus melepaskan udara berlebih dari BCD-nya saat dia naik - jika tidak, udara yang meluas akan menyebabkan dia kehilangan kendali atas daya apungnya.
- Keturunan - Saat penyelam turun, tekanan air di sekitarnya meningkat, menekan udara di telinganya. Dia harus menyamakan tekanan di telinganya untuk menghindari rasa sakit dan kemungkinan cedera telinga yang disebut telinga barotrauma.
Aturan Keselamatan Menyelam Scuba Berasal Dari Hukum Boyle
Hukum Boyle menjelaskan beberapa aturan keselamatan terpenting dalam scuba diving.
Berikut adalah dua contoh:
- Jangan Tahan Napas Anda Di Bawah Air - Menurut organisasi pelatihan menyelam, seorang penyelam tidak boleh menahan napas di bawah air karena jika ia naik (bahkan beberapa kaki) ke area yang tekanan airnya lebih rendah, udara yang terperangkap di paru-parunya akan mengembang sesuai dengan Hukum Boyle. Udara yang mengembang dapat meregangkan paru-paru penyelam dan menyebabkan barotrauma paru. Tentu saja, ini hanya terjadi jika Anda naik sambil menahan napas, dan banyak organisasi menyelam teknis memodifikasi aturan ini menjadi "Jangan menahan napas dan naik."
- Ascend Perlahan - Tubuh penyelam menyerap gas nitrogen terkompresi saat ia menyelam. Saat ia naik ke kedalaman dengan lebih sedikit tekanan air, gas nitrogen ini mengembang sesuai dengan Hukum Boyle. Jika seorang penyelam tidak naik cukup lambat bagi tubuhnya untuk menghilangkan gas nitrogen yang mengembang ini, ia dapat membentuk gelembung-gelembung kecil di darah dan jaringannya dan menyebabkan penyakit dekompresi.
Mengapa Suhu Konstan Diperlukan untuk Menggunakan Boyle
Seperti disebutkan di atas, Hukum Boyle hanya berlaku untuk gas pada suhu konstan. Pemanasan gas menyebabkannya mengembang, dan pendinginan gas menyebabkannya mengompres.
Seorang penyelam dapat menyaksikan fenomena ini ketika mereka merendam tangki scuba hangat menjadi air yang lebih dingin. Pembacaan pengukur tekanan dari tangki hangat akan turun ketika tangki terendam air dingin saat gas di dalam tangki terkompresi.
Gas yang mengalami perubahan suhu, serta perubahan kedalaman, harus memiliki perubahan volume gas karena perubahan suhu dicatat, dan hukum sederhana Boyle harus dimodifikasi untuk memperhitungkan suhu.
Hukum Boyle memungkinkan penyelam untuk mengantisipasi bagaimana udara akan berperilaku selama menyelam. Undang-undang ini membantu penyelam untuk memahami alasan di balik banyak panduan keselamatan selam scuba.
