浅かったり深かったりで大きくも小さくも…!(ボイル)

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こんにちは!ココモの唐土です。

ダイビングを始めると深いところへ行きたくなります…結構好きです。色々な理由で時間が限られますが、今回はそれではなく、潜降浮上時の変化について。ダイバーならBCの給排気はどうするかはよく知ってますが、そういったことを数値で把握してみましょう…ということです。

ダイビングは、潜り方を覚えてしまえば「ボイルの法則」について全く問題が解けなくても楽しめます。でも理屈が分かっている方が、経験を積み技量が上がり、より高度なダイビングをするにつれうまれる疑問や問題を解決することができるということになります。

一定だけど一定ではない…

ナゾナゾの様に書き出しましたが、深さと圧力の関係です。海では10m毎に1気圧ずつ一定に変化しますが変化の割合は深さによって随分変わります。つまり一定だけど一定ではない…(^-^;

深さによっての圧力比

深いほど変化の割合は小さく、浅いほど変化の割合が大きい

ボイル[2]ロバートボイル、イギリス人の法則

温度が変化しなければ、気体の体積は絶対圧力に反比例して変化する

P × V = 一定

  • P: 絶対圧力
  • V: 体積

(補足)U字型の官に入れた水銀柱[3]760mmHgに欠ける圧力を2倍にすると気体の体積が半分になることで実験しました。

要はBCやスーツの浮力変化を小難しい理屈で表現しただけですね。

体積と圧力を数値で把握

野球界カリスマの某監督の様に「ずばーっと」、「ぎゅっと」風でないと表現できないこともあれば、この分野は、数値で把握しておく必要があるでしょう。スキューバダイビングはBCにしてもスーツにしても様々な種類がありますので、その都度ボタンの押し具合、タイミングは変わるものです。特にレンタルで潜る初心者からの不安、質問は多いものです。

また、例えば、「深いところでは耳抜きがしにくいと」といった間違った[4]圧力の問題でなく体調の問題などで例外的に深くいってから耳抜きができないような場合を除いて認識の方には論理的に説明できる必要があります。「深いところほど圧力の変化が小さく、水面近くの圧力の変化の方が大きいから、初心者コースでの浅場での潜降浮上は、耳はそもそも抜けにくく、むしろ、深く潜った方が耳抜きはしやすい」のだと・・・

海で10リットルの風船を・・・

次のように移動させると体積はどうなるか

  1. 水深30mから水面へ (  )㍑
  2. 水面から水深30mへ   (  )㍑
  3. 水深20mから水深40mへ  (  )㍑

[詳細]

ボイルの法則解答

  1. 40㍑ 4ata[5]atmは気圧、ataは絶対気圧を表す。ataの後ろのaはabsolute(絶対)からきているから水面なので4倍
  2. 2.5㍑ 1ataから4ataに圧力が4倍になるので体積は4分の1(10÷4=2.5)
  3. 6㍑ 次の2つの解き方があります

    1. 一度水面へ戻す場合
      1. 20mの3ataから水面なのでまず3倍・・・10×3=30㍑
      2. 水面の1ataから40m(5ata)へは5分の1に・・・30÷5=6㍑
    2. PV=一定の式に当てはめる場合
      1. 前=後として、3ata×10㍑=5ata×★㍑
      2. ★㍑=3ata×10㍑÷5ata=6㍑

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海の浅場から深場へ潜ってみる

水深7mから32mへ10リットルの風船(BC)を移動させたら体積はどれくらいになるか?

[詳細]

解答 4.05㍑

解法(一度水面に戻す場合)

  1. 7m(1.7ata)から水面(1ata)へ移動すると10×1.7=17㍑
  2. 水面(1ata)から32m(4.2ata)へ移動すると17÷4.2=4.049・・・

解法(公式に当てはめる場合)

  1. PV = 1.7 × 10 = 4.2 × ★㍑
  2. ★㍑ = 1.7 × 10 ÷ 4.2 = 4.049・・・

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海の深場から浅場へ浮上してみる

水深38mから12mへ10リットルの風船(BC)を移動させたら体積はどれくらいになるか?

[詳細]

解答 21.8㍑

解法(一度水面に戻す場合)

  1. 38(4.8ata)から水面(1ata)へ移動すると10 × 4.8 = 48㍑
  2. 水面(1ata)から12m(2.2ata)へ移動すると48 ÷ 2.2 = 21.81・・・

解法(公式に当てはめる場合)

  1. PV = 4.8 × 10 = 2.2 × ★㍑
  2. ★㍑ = 4.8 × 10 ÷ 2.2 = 21.81・・・

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まとめ

どうでしょうか。各問題からさまざまなダイビングのシーンを想像できたでしょうか。

プロとしては自身のBCだけでなくリフトバッグ、生徒ダイバー、スーツの生地、ディープダイビングコースで実験するボールなど、そして、耳抜きや肺の過膨張、血中窒素の膨張まで・・・

ダイブマスターやインストラクターなどの人を指導する資格を取ろうとされてる方は、そういった様々な場面でのダイバーに関連した数値として捉える能力が必要とされます。

注釈   [ + ]

1, 2. ロバートボイル、イギリス人
3. 760mmHg
4. 圧力の問題でなく体調の問題などで例外的に深くいってから耳抜きができないような場合を除いて
5. atmは気圧、ataは絶対気圧を表す。ataの後ろのaはabsolute(絶対)からきている
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