Feladat: 2056. fizika feladat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Kiss Adrienn ,  Schönauer Nóra 
Füzet: 1986/március, 133. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Izotermikus állapotváltozás (Boyle--Mariotte-törvény), Egyéb hidrosztatikai nyomás, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1985/október: 2056. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A tüdőben levő levegő nyomása közelítőleg egyenlő az ember testét körülvevő közeg nyomásával, hőmérséklete jó közelítéssel állandó. (A test csekély mértékben melegíti.) Határozzuk meg, milyen állapotba kerülne a búvárok tüdejében levő levegő a felszínre jutásig abban az esetben, ha nem fújnának ki levegőt! Alkalmazható a Boyle‐Mariotte-törvény:

p1V1=p2V2,
ahol p1 és V1 jelöli a tenger mélyén a levegő nyomását, ill. térfogatát, p2 és V2 pedig ugyanezeket a mennyiségeket a felszínen. Pascal törvénye miatt p1 a tengervíz hidrosztatikai nyomásának és a külső légnyomásnak az összege. 10 m-es vízoszlop hidrosztatikai nyomása körülbelül egyenlő a külső légnyomással. Így a tenger szintje alatt 30 m-rel p1 négyszerese a külső légnyomásnak, amellyel p2 egyenlő. Az emelkedés során a levegő nyomása negyedrészére csökken, tehát térfogata a Boyle‐Mariotte-törvény miatt négyszeresére növekszik. Ez azt jelentené, hogy a búvárok tüdejében 16 l levegő lenne, ez pedig lehetetlen. A búvároknak így az emelkedés során összesen annyi levegőt kell kifújniuk, amennyi a külső légnyomáson 16l - 4 l=12 l teret töltene be. Ha nem fújnák ki a levegőt, a megnövekedett nyomás a tüdő belső károsodását okozná, mivel a tüdő térfogata maximálisan 6-7 liter lehet.