De Gaswetten PDF Afdrukken E-mail
Geschreven door Administrator   
vrijdag 20 februari 2009 23:30

De wet van Boyle

 

Bij gelijkblijvende temperatuur varieert het volume van een gas omgekeerd evenredig met de absolute druk.
        P1 x V1 = P2 x V2
Hetgeen gebruikt kan worden bij het berekenen van het luchtverbruik.

 

Stel, een duiker wil na een duik terugkomen aan de oppervlakte met 30 BAR restdruk in zijn fles. Met welke druk dient hij zijn opstijging te beginnen als de diepte van de duik 30 meter is?
Van belang is te weten wat de flesinhoud is, deze is in dit geval 12 liter. Tevens is van belang het luchtverbruik van deze duiker aan de oppervlakte, de 'Surface Air Consumption' kortweg SAC genoemd, (zie ons artikel Sacrate), deze is 20 liter/minuut. In liters uitgedrukt, wil de duiker dus met 30 BAR x 12 Liter = 360 liter bovenkomen.


De bodemtijd van de duiker is 20 minuten, bij een duik naar 30 meter is een veiligheids-stop aan te raden en de duiker zal 3 minuten op 5 meter blijven. Het luchtverbruik van de opstijging wordt dan alsvolgt berekend:

 

Gemiddelde diepte van 30 naar 5 meter = (30+5) : 2 = 17,5 meter en dit is dan de 'opstijg-diepte' (volgens DSAT: (30-5):2 + 5 = 17,5 meter). De druk is dan (17,5:10) + 1 = 2,75 BAR


De tijd voor deze opstijging is bij 15 meter/minuut, (30-5) : 15 = 1,66 minuut, we ronden dit voor het gemak af op 2 minuten.
Het luchtverbruik voor de opstijging is nu: 2,75 BAR x 2 minuten x 20 liter/minuut = 110 liter.
Het luchtverbruik van de veiligheids-stop wordt op dezelfde manier berekend:

 

5 meter = (5:10) + 1 = 1,5 BAR
1,5 BAR x 3 minuten x 20 liter/minuut = 90 liter.

 

Het luchtverbruik van de opstijging naar oppervlakte vanaf veiligheids-stop:
Gemiddelde diepte = (5+0) : 2 = 2,5 meter, de druk is hier (2,5:10) + 1 = 1,25 BAR
De duur van de opstijging is 5 meter : 15 meter/minuut = 0,3 minuut
1,25 BAR x 0,3 minuut x 20 liter/minuut = 7,5 liter.
In totaal verbruikt deze duiker dus 110 + 90 + 7,5 = 207,5 liter

 

De hoeveelheid lucht aan de oppervlakte was gesteld op 360 liter, totaal is dus 567,5 liter nodig aan het begin van de opstijging. Aangezien het console geen meter heeft voor het aantal liters in de fles maar wel voor de druk, dienen we deze 567,5 liter om te zetten naar druk.

 

Met behulp van de Wet van Boyle (P1 x V1 = P2 x V2), vullen we het volgende in:
        P1 = druk aan de oppervlakte = 1 BAR
        V1 = hoeveelheid lucht van berekening = 567,5 liter
        P2 = onbekend (datgene wat we willen weten)
        V2 = het flesvolume = 12 liter

 

In formulevorm: 1 x 567,5 = ? x 12, hetgeen kan worden omgezet naar 2 = P1 x V1 : V2 = 567,5 : 12 = 47,29 BAR
Deze duiker dient dus met zijn opstijging te beginnen bij (afgerond) 50 BAR flesdruk! (Als we de afdaling verwaarlozen, is er gedurende 20 minuten op 30 meter lucht gebruikt onder een druk van 4 BAR. Het verbruik op diepte is dan 4 BAR * 20 liter/minuut * 20 minuten = 1600 liter. Het verbruik op diepte is 1600 liter : 12 = 133.33 BAR. Deze duiker heeft voor deze duik tenminste 133.33 + 47,29 = 180.62 BAR lucht nodig)

 

De Wet van Dalton:

 

Deze wet, bekend als de wet van de partiële gassen, zegt dat de totale druk van een gasmengsel gelijk is aan
de som van de partiele druk van elke individuele gas.
Als dus in fles 1 met volume V1 een gas A zit met een druk van P1, en in fles 2 met een volume van V2 een gas B met een druk van van P2, dan kan men met behulp van de Wet van Dalton de uiteindelijke druk van beidegassen berekenen, nadat de kraan tussen de twee flessen is opengedraaid.

Gas A: Pa = P1 x V1 : (V1 + V2),
Gas B: Pb = P2 x V2 : (V1 + V2),
Totaal: Pa + Pb = (P1 x V1 + P2 x V2) : (V1 + V2)

Voorbeeld: Stel dat men een fles van 10 liter wil vullen met 3 buffer-flessen van 32 liter, die een druk hebben van rep. 150, 175 en 200 BAR. In de fles zit nog 20 BAR. Wat wordt de uiteindelijke druk?

 

Eerst aan buffer 1: P = (20 x 10 + 150 x 32) : (32 + 10) = 119 BAR
Hierna aan buffer 2: P = (119 x 10 + 175 x 32) : (32 + 10) = 162 BAR
Hierna aan buffer 3: P = (162 x 10 + 200 x 32) : (32 + 10) = 190 BAR
Was men direct uit buffer 3 gaan vullen: P = (20 x 10 + 200 x 32) : (32 + 10) = 157 BAR

 

De Wet van Charles

Charles (bij constant volume), de druk is evenredig met temperatuursverschillen. In formulevorm:
       p1.T2
P2 = -----
         T1
Stel, we vullen een fles van 10 liter bij een temperatuur van 14 gr C. tot 205 BAR We leggen de fles in de auto en de temp loopt op tot 82 gr C. Wat is dan de druk?
Kelvin = Celcius + 273
P1 = 205 BAR
T1 = 14 degrees
T2 = 82 degrees
         205.(82+273)
 P2 = ------------          = 72775/287 = 253.57
          14+273

 

De wet van Henry

 

Deze wet zegt dat de hoeveelheid in een vloeistof opgelost gas evenredig is aan de druk van het gas boven de oplossing, bij een constante temperatuur.
Hiermee hebben we als duiker te maken als de stikstof in ons bloed tijdens een opstijging verminderde omgevingsdruk te verwerken krijgt. (zie ook het artikel over caissonziekte). Gas wordt namelijk door een vloeistof geabsorbeerd, opgelost, maar met behoudt van zijn eigenschappen. Als de druk verhoogd wordt zal het gas sneller door de vloeistof geabsorbeerd worden. Andersom, als de druk afneemt, zal het gas uit de vloeistof stromen en in het geval van stikstof, door ons duikers uitgeademd worden. Als nu dit uitstromen van
het gas te snel gaat door een te snelle opstijging (drukvermindering), zal het gas belletjes gaan vormen die de beruchte decompressieziekte als gevolg heeft.

Laatst geupdate op vrijdag 20 februari 2009 23:45
 
© 2014 Duikschool Brabant