Ciśnienie pod wodą w głębokim morzu: jak mierzyć

Każdy od szkoły wie, że woda jest gęstsza od powietrza. tak, że ciśnienie zmienia się szybciej pod wodą, gdy ta tonie, niż gdy wzrasta na wysokość. Na przykład spadek o 10 metrów prowadzi do wzrostu ciśnienia o jedną atmosferę. W najgłębszych basenach oceanicznych, do 10.000 metrów, jest to 1000 atmosfer. Jak sprawdzić, jak zmienia się ciśnienie pod wodą i jak wpływa ono na żywe stworzenia, opiszemy poniżej.

Obliczenia fizyczne

Gęstość soli woda morska 1-2% wyższe niż w przypadku wód słodkich. Można więc z pewną dokładnością obliczyć, które ciśnienie pod wodą, ponieważ na każde 10 metrów zanurzenia wzrasta o jedną atmosferę. Na przykład, łódź podwodna na głębokości 100 metrów ma ciśnienie 10 atmosfer, że można.. porównaj to do wnętrza kotła parowego w lokomotywie parowej. Wynika z tego, że każda warstwa w morzu ma swój własny wskaźnik hydrostatyczny. Wszystkie okręty podwodne są wyposażone w manometry mierzące ciśnienie wody za burtą, na podstawie których można określić stopień zanurzenia.

Na dużych głębokościach zauważalna staje się ściśliwość wody, gdyż jej gęstość w głębszych warstwach jest większa niż na powierzchni. A ciśnienie rośnie szybciej niż wynika to z prawa liniowego, co powoduje, że wykres lekko odchyla się od linii prostej. Dodatkowe ciśnienie spowodowane skurczem płynu rośnie proporcjonalnie do kwadratu. Gdy schodzimy na 11 kilometrów, to jest to około 3% ciśnienia na tej głębokości.

Jak bada się morza i oceany

Batyskafy i batysfery są używane do badania. Batysfera to stalowa kula z pustą przestrzenią w środku, aby wytrzymać bardzo wysokie ciśnienie panujące w morzu. W ścianę batysfery wstawia się iluminator - szczelny otwór pokryty litym szkłem. Batysfera z badaczem jest opuszczana ze statku na stalowej lince do warstwy wody, której nie można oświetlić reflektorem. Urządzenie to umożliwiło zejście na odległość nawet 1 km. W batyskafach z batysferą (duży stalowy zbiornik wzmocniony na dnie), która jest wypełniona benzyną, można osiągnąć jeszcze głębsze nurkowania.

Ponieważ benzyna ma mniejszą gęstość niż woda, konstrukcja może poruszać się po morzu jak sterowiec w powietrzu. Zamiast gazu świetlnego stosuje się benzynę. Batyskaf wyposażony jest w zapas balastu oraz silnik, dzięki któremu, w przeciwieństwie do batysfery, może poruszać się samodzielnie, nie wymagając komunikacji ze statkiem na powierzchni.

Badanie ciśnienia pod wodą na głębokości

Batyskaf początkowo unosi się na wodzie jak pływająca podwodna łyżka. Woda zaburtowa jest wstrzykiwana do pustych przedziałów balastowych w celu rozpoczęcia nurkowania, powodując, że konstrukcja zapada się coraz głębiej pod wodę, aż do osiągnięcia dna. Balast zostaje zwolniony, aby wydobyć go na powierzchnię bez redundancji Ciężar ładunku z łatwością unosi batyskaf na powierzchnię.

Najgłębsze nurkowanie z użyciem batyskafu wykonano 23 stycznia 1960 roku, kiedy to przebywał on 20 minut w Rowie Mariańskim na głębokości 10919 metrów pod wodą, gdzie ciśnienie wynosiło ponad 1150 atmosfer (obliczeń dokonano z uwzględnieniem zwiększonej gęstości cieczy na skutek kompresji i zasolenia). Pod koniec eksperymentu badacze znaleźli żywe stworzenia żyjące nawet w tak trudno dostępnych miejscach.

ciśnienie wody

Podczas nurkowania nurek lub pływak ma do czynienia z ciśnieniem hydrostatycznym na całym ciele i przekracza ono normalne wartości jego organizmu. Chociaż ciało nurka nie ma bezpośredniego kontaktu z wodą dzięki gumowemu skafandrowi, jest ono narażone na to samo ciśnienie, które oddziałuje na ciało pływaka, ponieważ powietrze w skafandrze musi być sprężone, aby sprostać środowisko. Z tego powodu nawet powietrze do oddychania dostarczane przez wąż musi być pompowane, aby uwzględnić ciśnienie wody na zamierzonej głębokości. Taki sam stosunek jest wymagany dla powietrza dostarczanego z butli do maski płetwonurka. Nurkowie są więc zmuszeni do oddychania powietrzem o nieznanych wartościach.

Dzwon nurkowy lub keson również nie pomoże na ciśnienie, ponieważ powietrze musi być sprężone w dzwonie, aby utrzymać je pod dzwonem, czyli zwiększone do otoczenia. Z tego powodu, podczas stopniowego nurkowania, powietrze jest stale pompowane, biorąc pod uwagę ciśnienie wody na osiągniętej głębokości.

Wysokie liczby są złe dla dobrego samopoczucia i zdrowie ludzkie, co oznacza, że istnieje pewien limit tego, jak daleko ludzie mogą pracować bez szkody dla dla zdrowie. Podczas nurkowania w skafandrze nurkowym osiąga on zwykle 40 metrów, co odpowiada 4 atmosferom. Nurek może nurkować na duże głębokości tylko w twardym skafandrze, który będzie przyjmował ciśnienie wody. Może bezpiecznie nurkować do 200 metrów.

Wpływ na zdrowie

Znaczna ilość powietrza rozpuści się we krwi i innych płynach ustrojowych, jeśli przez dłuższy czas będzie zanurzona pod wysokim ciśnieniem. Jeśli nurek szybko wynurzy się na powierzchnię, rozpuszczone powietrze zostanie uwolnione z krwi w postaci pęcherzyków. Nagłe uwolnienie pęcherzyków może spowodować silny ból w całym ciele i doprowadzić do zgięć. To dlatego podnoszenie nurka, który pracował w głębokiej wodzie, może trwać długo (kilka godzin), aby rozpuszczony gaz uwalniał się stopniowo i bez bąbelków.

Ciśnienie w morzu i zwierzęta morskie

Choć wcześniej przytaczano ogromne ciśnienia panujące na dnie morza, nie są one tak znaczące dla zwierząt morskich. Lokalni mieszkańcy łatwo i spokojnie znoszą ogromne wahania w ciągu doby. Jednak niektóre z tych zwierząt odczuwają duży dyskomfort przy nagłych zmianach ciśnienia. Na przykład okoń morski spuchnie, gdy zostanie wyciągnięty na suchy ląd, zwłaszcza jeśli zostanie wyciągnięty z wody bardzo szybko.

Ciśnienie atmosferyczne pod wodą jest dość proste do obliczenia. Wystarczy pamiętać, że na każde 10 metrów przypada 1 atmosfera. Jednak na większych głębokościach w grę wchodzą inne wskaźniki, takie jak kompresja i gęstość wody. W związku z tym należy wziąć pod uwagę te wartości.