Mindennapi búvártudomány – Charles törvénye

Sorozatunkban olyan emberekről írunk, akik közvetlenül vagy közvetetten hozzájárultak búvárkodásban alkalmazott tudományok, törvények, szabályok, felszerelések, stb megszületéséhez. A mostani témánk: Charles törvénye.

Jacques_Alexandre_César_Charles
Jacques Alexandre César Charles

Amikor Boyle törvényét alkalmazzuk, akkor állandó hőmérsékletet tételezünk fel. De ha a hőmérséklet változását is belevesszük a változók közé, akkor Charles vagy Charles és Gay-Lussac törvényéről beszélünk. (Ismert még Gay-Lussac I. törvényeként is.) Ez kimondja, hogy állandó nyomáson a gáz térfogata egyenesen arányosan változik a gáz abszolút hőmérséklének változásával. Magyarán ahogyan változik a hőmérséklet úgy változik a térfogat adott nyomáson. Más megközelítésből nézve (amelyre szoktak Gay-Lussac II. törvényeként is hivatkozni), ha a térfogat állandó és növekszik a hőmérséklet, akkor növekszik a nyomás is.

Gaylussac
Joseph Louis Gay-Lussac

E törvényeket Gay-Lussac francia fizikus fogalmazta meg a 19. század elején Jacques Charles szintén francia matematikus és fizikus egy 18. századi kiadatlan művére hivatkozva. A törvényt rengeteg helyen alkalmazzák, például a hőlégballonozás területén, de a búvárkodásban is előkerül. Boyle munkáira alapozva Charles volt az első aki hidrogénballont épített és eresztett magasba a Champ de Marsról (Ezen a helyen ma az Eiffel-torony található). Később az első hidrogénballonos utazást is ő tette meg 550 méter magasba emelkedve 1783-ban. Érdekes még, hogy maga Gay-Lussac is használt hidrogénnel töltött ballont kísérletei során. 1804-ben több mint 7000 méter magasba emelkedett vele, miközben vizsgálta a légkör hőmérsékletét, összetételét.

dive-tank-christmas-island
Soha ne hagyjuk a palackokat a tűző napon

A búvárkodásban gyakori jelenség, hogy a felszerelés összeállításakor a nyomásmérő valamilyen értéket mutat, majd a felszínihez képest hűvösebb vízbe való bemenetel után csökken a nyomás a palackban anélkül, hogy bármennyit is használtunk volna belőle. Mivel a palack térfogata állandó, ezért itt a hőmérséklet csökkenése eredményezi a nyomás csökkenését. De az ellenkezőjére is találunk példát, ha esetleg a tűző napon vagy valamilyen más magas hőmérséklet közelében hagyunk egy palackot, akkor a felmelegedés hatására akár veszélyesen is megnövekedhet benne a nyomás, ezért az ilyen eseteket kerüljük.

A töltőállomásokat is működtető búvárbázisok is nap, mint nap találkoznak a törvény gyakorlati oldalával. Töltéskor növekszik a palackok hőmérséklete, ezért a későbbi visszahűléskor nem ritka a 20-30 Bar-os nyomáscsökkenés sem. Ennek elkerülésére szokták a palackokat vízben tárolva tölteni, hogy már töltés közben hűtsék a palackot, vagy ha ilyen nincs, akkor némileg magasabb nyomáson állítják le a kompresszort, hogy visszahűlés után a kívánt értéket kapják.

Lehet, hogy Charles törvényében megfogalmazottak nem nyilvánulnak meg olyan látványosan, mint pl. Boyle törvénye, de nagyon fontos lehet a merüléstervezés és a palackok kezelése, tárolása során.