Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty. Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty.
Przejdź do treści

Ciśnienie i objętość gazu pod wodą - prawo Boyle'a

Zobacz krok po kroku, dlaczego wraz ze wzrostem głębokości gaz jest sprężany, a podczas wynurzania się rozpręża, oraz jak policzyć zmianę objętości z ciśnienia absolutnego.

Najpierw głębokość zamień na ciśnienie absolutne

W zadaniach nurkowych nie wystarcza samo ciśnienie wody. Do praw gazowych potrzebne jest ciśnienie absolutne, czyli ciśnienie wody razem z ciśnieniem atmosferycznym działającym na powierzchni.

W standardowym metrycznym modelu szkoleniowym na poziomie morza przyjmuje się:

P [ATA] = głębokość [m] / 10 + 1

Dlatego powierzchnia odpowiada około 1 ATA, 10 m około 2 ATA, 20 m około 3 ATA, a 30 m około 4 ATA. Jest to praktyczne przybliżenie nurkowe; dokładne ciśnienie zależy między innymi od gęstości wody i lokalnego ciśnienia atmosferycznego.

Prawo Boyle'a: ciśnienie rośnie, objętość maleje

Dla tej samej zamkniętej porcji gazu, przy stałej temperaturze, iloczyn ciśnienia absolutnego i objętości pozostaje stały:

P1 x V1 = P2 x V2

Jeśli szukasz objętości końcowej:

V2 = V1 x P1 / P2

Do wzoru podstawiaj ciśnienia absolutne. NOAA w materiałach szkoleniowych do prawa Boyle'a również wskazuje, że w zadaniach gazowych należy używać ciśnienia absolutnego.

Przykład 1. Gaz z powierzchni na 20 m

Załóżmy, że zamknięta porcja gazu ma na powierzchni objętość 6 l.

Powierzchnia: P1 = 1 ATA, V1 = 6 l.

20 m: P2 = 20 / 10 + 1 = 3 ATA.

V2 = 6 x 1 / 3 = 2 l

W tym modelu ta sama zamknięta ilość gazu zajmuje na 20 m jedną trzecią objętości, jaką zajmowała na powierzchni.

Przykład 2. Wynurzenie z 20 m na powierzchnię

Odwróćmy poprzedni przykład. Na 20 m zamknięta porcja gazu ma 2 l.

P1 = 3 ATA, V1 = 2 l, P2 = 1 ATA.

V2 = 2 x 3 / 1 = 6 l

Objętość końcowa jest trzykrotnie większa od początkowej. To dokładnie ta sama zależność co przy zanurzaniu, tylko rozpatrywana w przeciwnym kierunku.

Największe względne zmiany objętości zachodzą płytko

Między 10 m a powierzchnią ciśnienie zmienia się z około 2 ATA do 1 ATA, więc zamknięty gaz może podwoić objętość. Między 30 m a 20 m ciśnienie zmienia się z około 4 ATA do 3 ATA, dlatego względna zmiana objętości jest mniejsza. DAN zwraca uwagę właśnie na ten szczególnie duży względny efekt zmian ciśnienia w płytkiej wodzie.

Szybkie porównanie tej samej porcji gazu

Głębokość Ciśnienie Objętość, jeśli na powierzchni było 6 l Część objętości powierzchniowej
0 m1 ATA6,00 l1
10 m2 ATA3,00 l1/2
20 m3 ATA2,00 l1/3
30 m4 ATA1,50 l1/4
40 m5 ATA1,20 l1/5

Tabela pokazuje idealizowany przykład dla tej samej zamkniętej ilości gazu i standardowego modelu 10 m = +1 ATA. Nie opisuje objętości płuc nurka oddychającego ze sprzętu.

Dlaczego nie wolno mylić objętości zamkniętego gazu ze zużyciem gazu?

Prawo Boyle'a w przykładach powyżej opisuje tę samą zamkniętą ilość gazu. Zużycie gazu przez nurka na obiegu otwartym jest innym zagadnieniem: wraz ze wzrostem ciśnienia otoczenia do każdego oddechu potrzeba więcej gazu po przeliczeniu na warunki powierzchniowe.

Dlatego do zapasu gazu używa się RMV/SAC i mnożnika wynikającego z ATA, a do zmiany objętości zamkniętej porcji gazu - prawa Boyle'a.

Co zmienia się podczas zanurzania i wynurzania?

Zanurzanie

Ciśnienie otoczenia rośnie. Dla zamkniętej i podatnej przestrzeni gazowej, przy stałej ilości gazu i temperaturze, objętość maleje. W przestrzeniach organizmu i sprzętu może być potrzebne wyrównywanie ciśnienia zgodnie z właściwą procedurą.

Wynurzanie

Ciśnienie otoczenia maleje, więc zamknięty gaz się rozpręża. DAN opisuje prawo Boyle'a jako podstawę do zrozumienia urazów związanych z nadmiernym rozszerzaniem się gazu podczas wynurzania.

Najczęstsze błędy w obliczeniach

  • używanie samego ciśnienia hydrostatycznego zamiast ciśnienia absolutnego,
  • pomijanie około 1 ATA działającego na powierzchni w standardowym modelu,
  • traktowanie prawa Boyle'a jako modelu normalnie oddychających płuc, mimo że ilość gazu w płucach zmienia się podczas oddychania,
  • zakładanie, że każde 10 m zawsze „podwaja” albo „dzieli przez dwa” objętość - zależy to od stosunku ciśnień początkowego i końcowego,
  • zaokrąglanie ciśnień lub objętości pośrednich przed zakończeniem obliczenia.

Ważne

Poradnik służy do zrozumienia fizyki. Nie zastępuje szkolenia nurkowego, procedur wyrównywania ciśnienia, zasad oddychania, procedur wynurzania ani oceny medycznej. W praktyce zachowanie gazu w konkretnym sprzęcie lub przestrzeni może zależeć także od jej konstrukcji, przepływu gazu i temperatury.

Policz i sprawdź zależności

Źródła

NOAA Diving Program - prawo Boyle'a P1V1 = P2V2 oraz zasada używania ciśnienia absolutnego w obliczeniach gazowych.

NOAA - Diving Formulas

Divers Alert Network - prawo Boyle'a, zmiana objętości gazu wraz z ciśnieniem oraz szczególnie duże względne zmiany objętości w płytkiej wodzie.

DAN - Lung Expansion Injuries

Divers Alert Network - podstawowe prawa gazowe istotne w nurkowaniu i zależność objętości gazu od ciśnienia otoczenia.

DAN - Back to Basics

FAQ - ciśnienie i objętość gazu pod wodą

Wraz ze wzrostem głębokości rośnie ciśnienie absolutne. Dla tej samej zamkniętej ilości gazu i stałej temperatury objętość maleje odwrotnie proporcjonalnie do ciśnienia, zgodnie z prawem Boyle"a.

Dla stałej ilości gazu i stałej temperatury P1 x V1 = P2 x V2. Jeśli szukasz objętości końcowej, użyj V2 = V1 x P1 / P2.

Tak. Do równania należy podstawiać ciśnienie absolutne, czyli obejmujące także ciśnienie atmosferyczne działające na powierzchni.

W standardowym modelu 20 m odpowiada około 3 ATA, a powierzchnia 1 ATA. Dla zamkniętej porcji gazu V2/V1 = 3/1, więc objętość na powierzchni jest trzykrotnie większa niż na 20 m.

Między 10 m a powierzchnią ciśnienie spada z około 2 ATA do 1 ATA, czyli o połowę, więc zamknięty gaz może podwoić objętość. Taki sam odcinek 10 m głębiej oznacza mniejszą względną zmianę ciśnienia.

Nie. Z powierzchni do 10 m ciśnienie rośnie z około 1 do 2 ATA, czyli podwaja się. Z 10 do 20 m rośnie z 2 do 3 ATA, czyli tylko o 50%. Liczy się stosunek ciśnienia początkowego do końcowego.

Nie wprost. Prawo Boyle"a dla stałej ilości gazu opisuje zamkniętą porcję gazu. Podczas normalnego oddychania ze sprzętu ilość gazu w płucach zmienia się wraz z wdechem i wydechem.

Nie. Zmiana objętości zamkniętej porcji gazu wynika z prawa Boyle"a. Zużycie gazu przez nurka na obiegu otwartym oblicza się z RMV lub SAC, ciśnienia absolutnego, czasu i pojemności butli.

To standardowe przybliżenie szkoleniowe dla poziomu morza. Dokładne ciśnienie zależy od gęstości wody, lokalnego ciśnienia atmosferycznego i innych warunków.

Nie. Wyjaśnia jedynie zależności fizyczne. Procedury wyrównywania ciśnienia, oddychania i wynurzania wymagają właściwego szkolenia i stosowania zasad odpowiednich do sytuacji.

Ostatnia aktualizacja: 30.09.2026