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如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

发布时间:2021-01-05 13:30编辑:admin阅读(

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    迄今为止,人类所探测到的海洋最深处,是位于马里亚纳海沟的斐查兹海渊,其低于海平面11034米,如果将海拔最高的珠穆朗玛峰放在这里,也会完全沉没,峰尖都不能露出海面。在海洋之中,压力将会随着深度的增加而加大,因此很多朋友脑洞大开,都想知道物体能不能深入海底,或者深入海底能否被巨大的压力压碎,不是今天仍铁球,就是明天扔砖头,这不又有想扔玻璃球的。那么我看一下玻璃球能否深入10000米深的海底,如果能够深入,又会不会被压碎。

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    大家都记得《阿凡达》的导演詹姆斯.卡梅隆吧,他曾经于2012年乘坐特制的潜水器,到达了马里亚纳海沟1.08万米的深处,当时这个潜水器在巨大的压力下发生了故障,不得不提前结束探测计划,可见深海的压力多么的强大,连特制的潜水器都抵抗不了。

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    不过,在1960年的时候,瑞士深海探险家雅克·皮卡尔与美国海军中尉多恩·沃尔什,驾驶了"的里雅斯特"号深海潜水器,实现了人类首次下潜到马里亚纳海沟底部进行科学考察,这次考察让人们第一次领略了深海底部的景象,除了无比的黑暗和荒凉之外,让人们感到意外的是,这里竟然生活着一些从未见过的深海动物。"的里雅斯特"号深海潜水器虽然到达了海沟底部,但是也由于深海巨大的压力,对艇体产生了巨大的压迫,在海底没待多久也返航了。

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    根据物体在水中受到的浮力公式:F浮=ρ水*g*v排,其中ρ水是水的密度,g为重力加速度,v排为物体在水中排出水的体积,当沉没时等于物体的体积。我们假设海水的密度上下是均匀的,那么对比玻璃球受到的重力:F重=m*g=ρ球*v球*g,因此当玻璃球浸没在海水中时,由于排出的水的体积与玻璃球的体积相等,而玻璃球的密度ρ球是始终大于海水的密度ρ水的,因此玻璃球所受到的重力会一直大于所受到的浮力,玻璃球就会一直往下沉,直至到达海底,第一个问题解决了。

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    那么,我们再来看看玻璃球能否被巨大的压力压碎。在这里,我们得首先明确一下,在我们的印象中,玻璃球就是小时候我们把玩过的那种,里面带有花色图案或者全透明的实心玻璃球体。

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    如果是空心的,那结局就完全不一样了,大家可以看刚才提到的潜水器的例子,到达深海之后,艇体表面有的都会被压变形,出现这样的原因就在于载人潜水器的内部肯定要有中空的设计,否则人们的活动空间就没有了,而要确保人体健康,必须要在这个空间中保持适宜的大气压,也就是1个标准大气压。

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    按照海水中压强的计算公式:p=ρ海水*g*h,其中h为距离海平面的深度,我们取海水的平均密度为1.03kg/m^3,g为9.8N/kg,那么大约每下降99米,就会增加10个标准大气压,如果在10000米的深度,物体所受到的大气压就会达到1010个标准大气压,在这种情况下,潜水器的内、外表面所受到的压强就会产生明显的差别,艇体材料的抗压性就成了考验能够下潜多深的关键因素。

    如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

    以上就是物体内部存在一定空间的情况,很多材料抵抗不了这种内外的压强差,因此深入海底之后轻者被压变形,重者会被压碎,但是实心的物体情况就不一样了。以玻璃球为例,由于是实心,在深入海底之后,由于是球形,其受到各个方向的海水压力几乎是均匀的(上、下严格意义上来说受到的压力略有差异,取绝于玻璃球的直径,但这个压力差太过微小,可以忽略不计),那么也就是说玻璃球各个方向上受到的压力基本上是平衡的。另外,玻璃球内部分子之间也会存在一定的斥力,对外表现出对压应力,在一定程度上阻止了被压变形的趋势。在海水压力、内部压应力的共同作用下,玻璃球本身的体积会发生一定程度的缩小,可能直径会缩短个几十微米,但这个缩小是呈均匀分布的,不会在巨大的压力下产生明显的不规则形变。

    我们在看到海底的画面时,有时会惊诧于那里还存在着一些软体动物甚至鱼类,在如此大的压力下它们为何还能生活,这主要是由于它们特殊的生理结构,使得其内部脏器所受的压力,与外部体表所受到的压力相同,也就是内外有效“连通了”,同时它们的肌肉或者骨骼的柔韧性都非常强,保障了它们具有非常强劲的抗压性能。在这种情况下,深海鱼类或者其它软体动物如果被打捞出海面,那么由于它们体内的巨大压力,在短时间内没有有效降低,远远高于外部的气压,因此会发生明显的膨胀现象,内脏的多种器官就会因膨胀和挤压而发生损伤,这些动物短时间内就会死亡,即使给它们放在海水里也不能恢复了。

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