如果把100斤的實心鐵球,沉入最深的海底,鐵球會不會被壓變形?

2020-12-06 艾伯史密斯

如果實心鐵球的表面非常緻密,水不會很快浸入的話,實心鐵球會有微小變形,小到肉眼觀察不到。

一個大氣壓強大概是10.336米水柱,也就是說在水中每下降約10米,水壓就會增加一個大氣壓;世界上最深的地方,是位於北太平洋的馬裡亞納海溝,最深處有11034米,該處壓力為:

P=ρgh=1.081*10^8pa;

也就是1067個大氣壓,相當於在1平方釐米的面積上,要承受1.1噸的重量,這足以把人體壓扁,藉助特製的深海潛水器能夠到達這裡。

即便這裡壓強很高,也有生命存在,深海動物體內有著差不多的壓強,使得它們體內外壓強抵消,所以自身不會被外部的水壓壓扁;但是把它們帶到淺海時,身體就會因為內部壓力高而膨脹破裂。

對於一個沒有生鏽的實心鐵球,由於水分子無法在短時間內浸入其中,所以鐵球沉到海底時,也會承受巨大的水壓,100斤鐵球直徑大約23釐米(密度7.9g/cm^3),表面積0.66平方米。

那麼在整個球體表面,相當於承受7260噸的重量,鐵球本身存在壓應力,足以把鐵球的體積稍微壓縮一下,直徑縮小大約幾十微米,肉眼根本看不出來。

在2012年,好萊塢著名導演詹姆斯·卡梅隆,他的團隊製作了一艘名為「深海挑戰號」的潛水器,外層是6.4釐米承壓鋼板,他本人就乘坐深海挑戰號潛入馬裡亞納海溝10929米深度,回到水面後,潛水器的長度縮短了7釐米。

潛水器的內部是空心的,承受外部壓力的能力要弱很多,形變是因為內外壓差,和實心球形變有區別;沉入海底的實心鐵球,會被海水慢慢腐蝕,並在表面產生細孔讓海水浸入,然後海水逐漸腐蝕掉整個鐵球。

而沉入海底的石塊,由於石塊的成分複雜,表面沒有實心鐵球那麼緻密,於是海水會更快浸入石塊內部,使得石塊內外壓應力達到平衡。

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