Leyes de la física del buceo
Mi tarea consiste en crear un informe que haga hincapié en la importancia de la química, más concretamente en las leyes de los gases en el buceo. Sé que la Ley de Dalton es cuando la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales que componen la mezcla pero no sé cómo se relaciona con el buceo. ¿Puede alguien darme alguna pista?
Así, corres un grave peligro por la toxicidad del oxígeno (cambios visuales, náuseas, ansiedad, irritabilidad, confusión, mareos, convulsiones tónico-clónicas, …) que puede llevar a la muerte. Si quiere tener una presión parcial de oxígeno óptima de 1,4 tendrá que reducir su contenido de oxígeno al 15% (menos que el aire). Pero como la presión parcial de esta nueva mezcla en la superficie es de 0,15 < 0,16 no deberías empezar tu inmersión con esta botella.
En conclusión, lo que es realmente importante para tu cuerpo es la presión parcial del gas que estás respirando, no la presión absoluta. La ley de Dalton es necesaria para calcular las diferentes presiones parciales.
Este argumento es bastante avanzado para el buceo y tendrás que buscar en el buceo técnico para encontrar la información necesaria. También puedes buscar otros fenómenos físicos interesantes que son importantes para el buceo (ley de Boyle, ley de Charle, …).
Las leyes de los gases y el buceo clave de respuesta
¿Qué es la presión parcial? El aire que respiramos es una mezcla de gases. Esa composición suele representarse como un porcentaje del conjunto. Por ejemplo, la mayoría de los textos coinciden en que el aire está compuesto por un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y un 1% de otros gases. La composición de los gases no sólo se refleja en la llamada “composición” de los gases, sino también en las relaciones de presión de ese gas. La presión puede definirse como la fuerza de una sustancia sobre un área determinada. Eso significa que cualquier sustancia tendrá una fuerza total que está aplicando sobre el área que se extiende. Si esa sustancia es una mezcla de gases, cada uno de esos gases tendrá una fuerza que contribuye sobre el área que cubre la mezcla. Esto nos lleva al concepto de presión parcial.
La presión parcial puede definirse como la presión de cada gas en una mezcla. En el ejemplo del aire, la definición de presión parcial explica que cada gas (nitrógeno, oxígeno y otros) tiene su propia presión. La medición de la presión ayuda a comprender las características de una mezcla de gases específica. La presión, el volumen, la concentración y la temperatura se influyen mutuamente cuando se habla de gases. La presión y el volumen tienen una relación inversa, es decir, a medida que uno sube el otro baja y viceversa. La presión y la temperatura tienen una relación directa, es decir, cuando una aumenta, la otra también. Por lo tanto, la presión desempeña un papel fundamental a la hora de entender cómo se comportará un gas en un escenario concreto. Las presiones parciales son, pues, la clave para entender los gases. Ley de Dalton de las presiones parciales
La ley de Henry, el buceo
La atmósfera de Venus es muy diferente a la de la Tierra. Los gases de la atmósfera venusina son \(96,5\%\) dióxido de carbono y \(3\%\) nitrógeno. La presión atmosférica en Venus es aproximadamente 92 veces mayor que la de la Tierra, por lo que la cantidad de nitrógeno en Venus contribuiría a una presión muy superior a \(2700 \text{mm} \: \ce{Hg}\). Y no hay oxígeno presente, por lo que no podríamos respirar allí. No es que quisiéramos ir a Venus, ya que la temperatura de la superficie suele ser superior a \(460\text{o} \text{C}).
La presión del gas es el resultado de las colisiones entre las partículas de gas y las paredes interiores de su contenedor. Si se añade más gas a un recipiente rígido, la presión del gas aumenta. Las identidades de los dos gases no importan. John Dalton, el químico inglés que propuso la teoría atómica, también estudió las mezclas de gases. Comprobó que cada gas de una mezcla ejerce una presión independiente de todos los demás gases de la mezcla. Por ejemplo, nuestra atmósfera se compone de aproximadamente ¾ de nitrógeno y ¾ de oxígeno, con cantidades menores de otros gases que constituyen el resto. Dado que el nitrógeno constituye el \ (78\%) de las partículas de gas en una muestra de aire, ejerce el \ (78\%) de la presión. Si la presión atmosférica global es \ (1,00 \: \text{atm}\), entonces la presión de sólo el nitrógeno en el aire es \ (0,78 \: \text{atm}\). La presión del oxígeno en el aire es \ (0,21 \: \text{atm}\).
Hoja de trabajo sobre la ley de Boyle y el buceo
Las leyes de los gases son especialmente relevantes para el buceo. Comprender bien sus implicaciones puede ayudarle a ser un buceador más seguro. A menudo nos encontramos con buceadores que parecen no ser conscientes de que el mayor cambio de presión proporcional se produce en los últimos 10 metros. La física del buceo y las leyes de los gases de buceo pueden parecer un poco áridas durante la formación, pero es justo decir que tu seguridad depende realmente de que aprendas bien las lecciones. Una vez que comprendas bien lo que te ocurre a ti y a tu equipo bajo el agua, podrás concentrarte en aprender y practicar las habilidades prácticas para mantenerte seguro.
Ten en cuenta que la ley de Boyle también está relacionada con la densidad del gas. Esta parte de la ley adquiere especial importancia en las inmersiones profundas; el aire inhalado será más denso cuanto más se profundice. De ello se deduce que el aumento de la densidad del gas aumenta la absorción del mismo.
Supongamos que tenemos una botella de acero de 10 litros que contiene 200 bares de aire, lo que equivale a 10 x 200 = 2000 litros de aire disponible cuando la temperatura del aire es de 20°C. Ahora usted lleva el tanque al agua que está a 10°c. Antes de tomar la primera bocanada de aire de esa botella, la ley de Charles predice que la presión de la botella será inferior a 200 bares.