Tlak pod vodou v hlbinách mora: ako merať

Od školských rokov každý vie, že voda je hustejšia ako vzduch. Z tohto dôvodu sa zmena tlaku pod vodou s ponorením vyskytuje rýchlejšie ako jeho zmena s rastúcou nadmorskou výškou. Takže pri klesaní o 10 metrov dochádza k zvýšeniu tlaku na atmosféru. V hlbokých oceánskych depresiách dosahujúcich 10 tisíc metrov je tento ukazovateľ 1 tisíc atmosfér. Ako zistiť, ako sa tlak mení Pod vodou a ako ovplyvňuje živé tvory, bude popísané nižšie.

Fyzikálne výpočty

Hustota slaného morskej je o 1-2% vyššia ako čerstvá tekutina. Preto je možné s určitou presnosťou vypočítať, aký tlak je pod vodou, pretože pri potápaní na každých 10 metrov sa zvyšuje o jednu atmosféru. Napríklad ponorka v hĺbke 100 metrov zažíva tlak 10 atmosfér, , ktorý môže porovnať s ukazovateľmi vo vnútri parného kotla v parnej lokomotíve. Z toho vyplýva, že každá vrstva v mori má svoj vlastný hydrostatický index. Všetky ponorky sú vybavené tlakomermi, ktoré merajú tlak vody cez palubu, na základe ktorých je možné určiť stupeň ponorenia.

Vo veľkej hĺbke je stlačiteľnosť vody viditeľná, pretože jej hustota v hlbokých vrstvách je vyššia ako na povrchu. A tlak rastie rýchlejšie ako podľa lineárneho zákona, a preto sa Graf mierne odchyľuje od priamky. Dodatočný tlak spôsobený kompresiou kvapaliny sa zvyšuje úmerne k štvorcu. Pri klesaní 11 km je to asi 3% z celkového tlaku v tejto hĺbke.

Ako preskúmať moria a oceány

V štúdii sa používajú batyskafy a batyspheres. Bathysphere je oceľová guľa s dutinou vo vnútri, ktorá vydrží veľmi vysoký tlak hlbokého mora. V stene bathysphere je umiestnené okienko - utesnený otvor uzavretý silnými okuliarmi. Bathysphere s výskumníkom sa spustí z lode na oceľovom kábli na vodnú vrstvu, ktorú svetlomet nemôže osvetliť. Vďaka tomuto zariadeniu bolo možné zostúpiť na 1 km. Batyskafy s batysphere (vystužené v spodnej časti veľkou oceľovou nádržou), ktorá je naplnená benzínom, môžu dosiahnuť ešte väčšie ponorenie.

Pretože hustota benzínu je menšia ako voda, takáto štruktúra sa môže pohybovať do mora, ako vzducholoď vo vzduchu. Namiesto ľahkého plynu sa používa benzín. Batyskaf je zároveň vybavený rezervou predradníka a motorom, vďaka ktorému sa na rozdiel od batysphere môže pohybovať nezávisle, bez toho, aby vyžadoval komunikáciu s loďou na hladine.

Štúdie tlaku pod vodou v hĺbke

Batyskaf spočiatku pláva na vode ako podvodná lyžica na povrchu. Na začatie potápania sa morská voda naleje do prázdnych balastných priestorov, a preto sa štruktúra začne klesať hlbšie a hlbšie do vody, až kým nedosiahne dno. Na výstup na povrch sa predradník vypustí a bez prebytku náklad, batyskaf ľahko stúpa na povrch.

Najhlbší ponor pomocou batyskafu bol vykonaný 23. Januára 1960, keď strávil 20 minút v priekope Mariana v hĺbke 10919 metrov pod vodou, kde bol tlak viac ako 1150 atmosfér (výpočet bol vykonaný s prihliadnutím na zvýšenie hustoty kvapaliny v dôsledku kompresie a slanosti). Výsledkom experimentu bolo, že vedci našli živé tvory, ktoré žijú aj na takých ťažko dostupných miestach.

Tlak vody

Pri potápaní sa potápač alebo plavec stretáva s hydrostatickým tlakom po celom povrchu tela, pričom prekračuje bežné parametre jeho tela. Aj keď telo potápača nemusí prísť do kontaktu s vodou priamo kvôli gumovému obleku, čelí rovnakému tlaku, ktorý ovplyvňuje telo plavca, pretože vzduch v obleku je potrebné stlačiť s prihliadnutím na environmentálne ukazovatele. Z tohto dôvodu musí byť aj dýchací vzduch privádzaný hadicou čerpaný s prihliadnutím na tlak vody v zamýšľanej hĺbke. Rovnaký indikátor musí byť pre vzduch dodávaný z valcov do masky potápača. Potápači teda musia dýchať vzduch s neobvyklými ukazovateľmi.

Potápačský zvon alebo kesón nepomôžu ani tlaku, pretože by v ňom mal byť stlačený vzduch, aby nespadol pod zvon, to znamená zvýšiť ho na environmentálne ukazovatele. Z tohto dôvodu pri postupnom ponorení dochádza k neustálemu čerpaniu vzduchu s očakávaním tlaku vody v dosiahnutej hĺbke.

Vysoké ukazovatele majú zlý vplyv na pohodu človeka a zdravie, z tohto dôvodu existuje určitá hranica, do ktorej môžu ľudia pracovať bez ujmy na ich zdravie. Zvyčajne pri potápaní v potápačskom obleku dosahuje 40 metrov, čo zodpovedá 4 atmosféram. Potápač môže zostúpiť do veľkej hĺbky iba v pevnom skafandri, ktorý prevezme tlak vody. Môžete sa v ňom bezpečne potápať až 200 metrov.

Vplyv na ľudské zdravie

Ak zostanete pod vodou dlhší čas pri vysokom tlaku, v krvi a iných telesných tekutinách sa rozpustí značné množstvo vzduchu. Ak dôjde k rýchlemu vzostupu potápača na povrch, rozpustený vzduch sa začne uvoľňovať z krvi vo forme bublín. Náhle uvoľnenie bublín môže viesť k silnej bolesti v tele a viesť k kesónovej chorobe. Preto zdvíhanie potápača, ktorý dlho pracoval vo veľkej hĺbke, môže trvať dlho (niekoľko hodín), aby sa rozpustený plyn uvoľňoval postupne a bez bublín.

Tlak mora a morské živočíchy

Aj keď boli predtým uvedené obrovské hodnoty tlaku vyskytujúce sa na dne mora, nejde o také významné ukazovatele pre morské živočíchy. Miestni obyvatelia môžu ľahko a pokojne tolerovať obrovské výkyvy tohto ukazovateľa počas dňa. Niektoré takéto zvieratá však veľmi dobre neznášajú prudkú zmenu tlaku. Napríklad, keď sa odstráni na pevninu, morský vlk napučia, najmä ak sa veľmi rýchlo odstráni z vody.

Atmosférický tlak pod vodou je jednoducho vypočítaný. Stačí si uvedomiť, že na každých 10 metrov je 1 atmosféra. Vo veľkých hĺbkach však vstupujú do platnosti ďalšie ukazovatele, ako napríklad kompresia a hustota vody. V tejto súvislosti bude potrebné vypočítať s prihliadnutím na tieto hodnoty.