LA LEGGE DI BOYLE E MARIOTTE

"A TEMPERATURA COSTANTE IL VOLUME DI UNA DATA QUANTITA' DI GAS E' INVERSAMENTE PROPORZIONALE ALLA PRESSIONE A CUI E' SOTTOPOSTO"

Quanto espresso sopra si riassume con una semplicissima espressione matematica: P x V = k
Dove, a temperatura costante, V sta per Volume, P per Pressione e K per un numero costante. La legge si può anche esprimere P1 x V1 = P2 x V2 dove 1 e 2 sono rispettivamente la prima e la seconda condizione in cui si esegue l'osservazione. Cioè il prodotto di pressione e volume danno sempre lo stesso valore perciò se la pressione aumenta il volume diminuisce sempre a temperatura costante.

Se prendiamo una palla contenente 6 litri di aria e la portiamo sott'acqua, all'aumentare della pressione il suo volume diminuisce.
Si tenga presente che il volume della palla si dimezza già a soli 10 metri di profondità. Questo ci deve fare comprendere che, se a 5 metri di profondità noi immettessimo dell'ulteriore aria nella palla per riportarla ad un volume di 6 litri, quando la lasciamo andare, arrivata in superficie il suo volume d'aria sarebbe pari a 9 litri, almeno che non sia scoppiata prima.

 In una formula matematica possiamo rappresentare quanto detto sopra:
P x V = 1.5 (5 metri di profondità) x 6 = 9 litri = k
P x V = 1 ( in superficie) x 9 = 9 litri = k

Alcune conseguenze della legge di Boyle e Mariotte:

- mantenendo sempre lo stesso ritmo respiratorio, la rapidità di diminuzione dell'aria della bombola da cui respiriamo aumenta con la profondità, infatti in superficie si consumano circa 20 litri al minuto di aria ad 1 ata. Alla profondità di 10 metri si consumano ancora 20 l/min ma a 2 ata, corrispondenti ad un consumo reale di 40 litri al minuto, a 20 metri se ne consumano 60 (3 ata x 20 l) e così via. Un facile ed immediato sistema per calcolare il consumo di aria ad una data profondità è di moltiplicare per due la quota di immersione e poi aggiungere il consumo a livello del mare (30Mt. x 2 = 60 + 20 = 80 a 30 metri di profondità si consumano circa 80 litri al minuto).

- Scendendo con la profondità aumenta, oltre al consumo come visto sopra, anche il freddo in quanto la muta, che è composta da neoprene con delle piccole bolle di gas intrappolate, si assottiglia come descritto dalla legge di Boyle e Mariotte. La sensazione di freddo è anche dovuta all'effetto dell'acqua che a mano mano che scendiamo diventa più fredda. 

- Il volume del gas contenuto nei polmoni di un apneista diminuisce all'aumentare della profondità di immersione. Nei polmoni di un sub con autorespiratore invece il volume rimane costante in quanto respiriamo alla pressione ambiente che corrisponde alla profondità in cui ci troviamo. 

 
Oltre che per gli esempi che abbiamo descritto sopra, la legge di Boyle e Mariotte è fondamentale per la sicurezza in quanto spiega l'importanza di manovre fondamentali che devono essere eseguite durante l'immersione:
a. compensazione dell'orecchio medio
b. compensazione della maschera
c. espirazione in risalita (solo se ci si immerge con autorespiratore)

Per quanto riguarda invece il punto c. espirazione in risalita, vorrei darvi alcuni punti guida che vi saranno utilissimi sia per la Vostra sicurezza che per quella del Vostro compagno.
La non osservanza di questa "regola" e la non effettuazione della manovra apre la porta all'incidente più grave che può capitare ad un subacqueo, l'embolia traumatica o sovra distensione polmonare.
La meccanica è la stessa di quella descritta nell'esempio del pallone che viene gonfiato sott'acqua e poi rilasciato, infatti risalendo il suo volume aumenta, diminuendo la pressione, fino a farlo scoppiare.
Nell'immersione con autorespiratore respiriamo aria a pressione ambiente, se siamo a 10 metri respireremo aria a 2 ata ed abbiamo in totale 5 litri d'aria nei polmoni, se risalissimo in superficie trattenendo il respiro il volume di gas nei nostri polmoni aumenta del doppio diventando così di ben 10 litri. A causa della scarsa elasticità dei nostri polmoni questa "disattenzione" comporterebbe la lacerazione degli alveoli, con conseguente immissione di bolle di gas nel piccolo circolo e rapido arrivo di bolle al cervello attraverso il circolo arterioso. La possibilità di intervento provvidenziale sarebbe comprimere l'infortunato in camera iperbarica entro pochissimi minuti dall'incidente, cosa praticamente impossibile. Per fortuna l'incidente è facilmente evitabile in quanto dovendo la risalita essere non superiore a 9 metri al minuti, basterà compiere atti respiratori regolari e continui senza pause inspiratorie.
Se per qualche motivo si dovesse effettuare una veloce risalita di emergenza, bisogna ASSOLUTAMENTE espirare abbondantemente e, se si sentono i polmoni completamente vuoti, fare degli atti inspiratori molto leggeri e brevi sempre seguiti da espirazioni importanti.

Cerchiamo ora di esaminare le variazioni di assetto collegate alla legge di Boyle e Mariotte. Precedentemente abbiamo visto che ogni variazione di pressione altera il volume dei gas in modo inversamente proporzionale e, grazie ad Archimede, ogni variazione di volume altera l'assetto.
Elenchiamo tali variazioni che avvengono in immersione:

• LA RESPIRAZIONE: Ogni volta che espiriamo od inspiriamo diventiamo rispettivamente più positivi o negativi di un paio di chili, questo significa che se vogliamo stare fermi, in immersione, a guardarci per bene una parete dovremo prima trovare il nostro assetto negativo, perciò per prima rimanere immobili e poi restare in apnea. Significa inoltre che se in superficie abbiamo un assetto solo leggermente positivo, mentre espiriamo dovremmo dare dei colpetti di pinne per sostenerci

• IL JACKET o GAV: Supponiamo di svuotarlo in superficie quel tanto che basta per scendere lentamente. Scopriremo che la velocità aumenta scendendo, in quanto la pressione fa diminuire il volume dell'aria contenuta. Al contrario invece se SCORRETTAMENTE gonfiamo il jacket per iniziare una lenta risalita, rapidamente la velocità aumenterà, perchè aumenta il volume.
IL JACKET NON VA MAI USATO, O MEGLIO NON VA MAI GONFIATO DURANTE LA RISALITA.

• LA MUTA: Si comporta come il jacket, quindi è un altro fattore di variazione dell'assetto. Ovviamente più la muta è spessa e più sarà sensibile la variazione di assetto in discesa e successivamente in risalita.

• I POLMONI: Influenzano l'assetto solo dell'apneista in quanto il subacqueo che si immerge con l'autorespiratore, respirando aria alla pressione ambiente il volume polmonare non subisce variazioni con la profondità e di conseguenza non può influenzare l'assetto. Un apneista invece che parte dalla superficie con i polmoni pieni, a 10 metri di profondità si troverà con il volume polmonare dimezzato e di conseguenza più pesante di circa 5 Kg. Perciò, se fate immersioni in apnea fate molta attenzione alla zavorra. Considerate che un apneista dovrebbe essere positivo fino alla metà della quota che ha stabilito di raggiungere.