Меню

На какой глубине давление морской воды составляет

Давление под водой в морских глубинах: как измерить

Со школьных лет всем известно, что вода плотнее воздуха. Из-за этого изменение давления под водой с погружением происходит быстрее, чем смена его при увеличении высоты. Так, при спуске на 10 метров происходит рост давления на одну атмосферу. В глубоких океанических впадинах, достигающих 10 тысяч метров, этот показатель составляет 1 тысячу атмосфер. Как узнать, как изменяется давление под водой и как оно влияет на живых существ, будет описано ниже.

Физические расчеты

Плотность соленой морской воды на 1-2% выше показателя пресной жидкости. Поэтому с определенной точностью можно высчитать, какое давление под водой, потому что при погружении на каждые 10 метров происходит его рост на одну атмосферу. К примеру, подводная лодка на глубине 100 метров испытывает давление в 10 атмосфер, что можно сравнить с показателями внутри парового котла в паровозе. Из этого следует, что каждому слою в море соответствует свой гидростатический показатель. Все подводные лодки снабжены манометрами, которые измеряют давление воды за бортом, на основании чего можно определить степень погружения.

На большой глубине становится заметной сжимаемость воды, поскольку ее плотность в глубоких слоях выше, чем на поверхности. И давление растет быстрее, чем по линейному закону, из-за чего график слегка отклоняется от прямой линии. Дополнительное давление, вызванное сжатием жидкости, увеличивается пропорционально квадрату. При спуске на 11 км оно составляет около 3% от всего давления на этой глубине.

Как исследуют моря и океаны

При изучении используются батискафы и батисферы. Батисфера — это стальной шар с пустотой внутри, который выдерживает очень высокое давление морских глубин. В стенку батисферы ставится иллюминатор — герметичное отверстие, закрытое прочными стеклами. Батисферу с исследователем опускают с корабля на стальном тросе до того слоя воды, который не может осветить прожектор. Благодаря этому приспособлению удавалось спуститься до 1 км. Батискафы с батисферой (укрепленной внизу большой цистерной из стали), которая заполнена бензином, может достигнуть еще большего погружения.

Поскольку плотность бензина меньше воды, подобная конструкция может перемещаться в море, словно дирижабль в воздухе. Вместо легкого газа используется бензин. При этом батискаф снабжен запасом балласта и двигателем, благодаря которому он, в отличии от батисферы, может перемещаться самостоятельно, не требуя связи с кораблем на поверхности.

Исследования давления под водой на глубине

Поначалу батискаф плавает по воде, словно всплывшая подводная ложка. Для начала погружения в пустые балластные отсеки вливается забортная вода, из-за чего конструкция начинает опускаться под воду все глубже и глубже, пока не достигнет дна. Для всплытия на поверхность выполняется сброс балласта, и без лишнего груза батискаф легко поднимается на поверхность.

Самое глубокое погружение с использованием батискафа было выполнено 23 января 1960 года, когда он пробыл 20 минут в Марианской впадине на глубине 10919 метров под водой, где давление составляло более 1150 атмосфер (расчет проводился с учетом повышения плотности жидкости из-за сжатия и солености). По итогу эксперимента исследователи обнаружили живых существ, обитающих даже в таких труднодоступных местах.

Давление воды

Ныряя, аквалангист или пловец сталкивается с гидростатическим давлением по всей поверхности тела, при этом оно превышает нормальные показатели его организма. Хотя тело водолаза может не соприкасаться с водой напрямую за счет резинового костюма, он сталкивается с тем же давлением, что оказывает влияние на тело пловца, поскольку воздух в скафандре требуется сжать с учетом показателей окружающей среды. Из-за этого даже подаваемый через шланг воздух для дыхания должен закачиваться с учетом давления воды на предполагаемой глубине. Тот же показатель обязан быть у воздуха, доставляемого из баллонов в маску аквалангиста. Таким образом, ныряльщикам приходится дышать воздухом с непривычными показателями.

Не поможет от давления и водолазный колокол или кессон, поскольку в нем следует сжать воздух, чтобы он не попал под колокол, то есть увеличить до показателей окружающей среды. По этой причине при постепенном погружении происходит постоянная подкачка воздуха с расчетом на давление воды на достигнутой глубине.

Высокие показатели плохо влияют на самочувствие и здоровье человека, из-за чего есть определенный предел, до которого могут работать люди без вреда для здоровья. Обычно при нырянии в водолазном костюме он достигает 40 метров, что соответствует 4 атмосферам. Опуститься на большую глубину водолаз может только в жестком скафандре, который примет на себя давление воды. В нем можно спокойно погрузиться до 200 метров.

Влияние на здоровье человека

При долгом нахождении под водой при высоком давлении немалое количество воздуха растворится в крови и других биологических жидкостях тела. Если произойдет быстрый подъем водолаза на поверхность, то растворенный воздух начнет выделяться из крови в виде пузырьков. Резкое выделение пузырьков может привести к появлению сильной боли по всему телу и привести к кессонной болезни. Поэтому поднятие водолаза, долго проработавшего на большой глубине, может занять много времени (несколько часов), чтобы растворенный газ выделялся постепенно и без пузырьков.

Читайте также:  Давление само повышается и само понижается

Давление в море и морские животные

Хотя ранее были указаны огромные значения давления, имеющего место на дне моря, для морских животных это не столь существенные показатели. Местные обитатели могут в течении суток легко и спокойно переносить огромные колебания этого показателя. Однако некоторые такие животные очень плохо переносят резкую смену давления. К примеру, при извлечении на сушу морской окунь раздуется, особенно если его очень быстро извлечь из воды.

Атмосферное давление под водой достаточно просто рассчитывается. Достаточно запомнить, что на каждые 10 метров приходится 1 атмосфера. Однако на больших глубинах вступают в силу и другие показатели, такие как сжатие и плотность воды. В связи с чем придется проводить расчет с учетом этих значений.

Источник

Показатели давления воды на глубине

Глубина оказывает прямое воздействие на давление воды. Между ними прямая зависимость. Данное значение рассчитывается по специальной формуле. На различных участках глубоководья указанная величина заметно отличается.

Рассмотрим в статье особенности расчет и составляющие формулы, а также отличается ли давление на участках с разной глубиной.

Влияние глубины

Чем глубже происходит погружение в водную толщу, тем больше становится ее сила. Глубина прямо влияет на увеличение давление. Это значение возрастает пропорционально.

Чем глубже, тем больше плотность водной толщи. С каждым последующим опусканием тела возникает все большая разница между внешним и внутренним водным давлением.

На поверхности действует атмосферное давление. При опускании в воду помимо него тела начинают испытывать еще и гидростатическое сдавливание.

Даже на мелководье на тело оказывается суммарное влияние, состоящее из атмосферного и гидростатического. При нырянии внешнее воздействие на тело возрастает. Возникает разница из-за увеличения плотности среды.

Зависимость двух физических показателей

С каждым последующим опусканием на 10 м воздействие становится больше на 1 атмосферу. Уже при погружении на 100 метров тела испытывают давление, соизмеримое с тем, что создается в паровом котле.

С погружением общее давление как на человека, так и на любой другой объект, возрастает. На 10 м оно становится больше вдвое.

Прирост давления на глубоководье неодинаков:

  • На 10 м прирост составляет 100%.
  • На 20 м он уже уменьшается вдвое (50%).
  • На 40 он падает до 25%.
  • На 60 он уже меньше 20% и составляет 17%.

В воде помимо атмосферного давления возникает еще гидростатический прессинг. Он также называется избыточным. При нахождении в воде любой объект будет испытывать уже сумму двух давлений: атмосферного и избыточного.

Зависимость двух величин напрямую прослеживается при изучении состояния человека, находящегося в условиях глубоководья. Если поместить человека в глубоководную среду, то он не сможет сделать полноценный вдох.

Формула для расчета

Данный показатель повышается пропорционально погружению. Он рассчитывается по специальной формуле:

  • p — плотность среды. Примерно равна 1000 кг/м 2 .
  • g — это ускорение, которое придается телу силой тяжести. Это значение называется ускорением силы тяжести или свободного падения. На Земле данная величина примерно равняется 9,81 м/с 2 .
  • h — глубина, на которую погружается какой-либо объект. Высчитывается в метрах.

Формула является выражением закона Паскаля. По ней высчитывается значение гидростатического прессинга. Он напрямую зависит от высоты водного столба.

Произведение плотности (p) и ускорения (g) приблизительно равняется 0,1 атм. С каждым метром опускания на дно воздействие в водной среде повышается на 0,1 атм. Данное правило подтверждает тот факт, что чем глубже происходит опускание в толщу, тем выше становится показатель воздействия.

Сколько составляет на различных глубоководных участках?

Если какой-либо объект поместить в воду на один метр, то он будет испытывать на себе силу, равную 0,1 атм.

Предмет, погруженный на 2 м, уже станет испытывать прессинг величиной около 0,2.

С каждым последующим метром показатель будет возрастать на 0,1 атм. При 5 м значение равняется 0,5. При 10 оно будет уже равняться 1. Более точное число равняется 0,97 атмосферы.

На глубоководье водная толща становится сжатой. Ее плотность увеличивается. Уже на 100 м сила будет практически равняться 10. Более точное число составляет 9,7.

На глубинном участке в 1 км водная среда будет сдавливать находящиеся в ней объекты примерно со значением в 97 атм. Поскольку при 100 м величина равна 9,7, то на 1000 м она увеличивается в 10 раз.

Изменение показателя на разных глубоководных участках представлено в таблице.

Глубина, на которую объект погружается в воду, в метрах Давление в атмосферах.
1 0,10
2 0,19
3 0,29
4 0,39
5 0,49
10 0,97
15 1,46
25 2,43
50 4,85
100 9,70
200 19,40
250 24,25
500 48,50
1000 97

При первых 10 метрах прирост невысокий и составляет 0,1 атмосферы. Дальше его показатель увеличивается.

Заключение

Глубина влияет на давление воды. С каждым метром движения объекта вглубь его показатель увеличивается на 0,1 атм. Уже на 10 м сдавливающая сила воды составляет почти 1 атмосферу. Зависимость обеих величин обусловлена плотностью воды, которая возрастает по мере движения тела в ней на дно.

Читайте также:  Давление во время беременности что делать третий триместр беременности

Также на глубоководье происходит увеличение внешнего силового воздействия на объект. Если на поверхности тела испытывают воздействие только атмосферного давления, то в воде помимо него на них еще оказывается и гидростатическое.

При этом прирост воздействия на разных глубинных участках неодинаков. Особенно он высок при первых 10 м погружения. Дальше он начинает довольно быстро снижаться.

Источник

Cкoлькo вecит литp вoды нa днe Mapиaнcкoй впaдины?

Найдены возможные дубликаты

Сжимаемость воды очень мала, крайне мала, я бы даже сказал.

Плотность не изменится, практически, как был вес чуть больше одного килограмма, так и будет (про морскую воду говоря). Например, [тут]( http://techpharm.ru/ocean2-39 ) можно посмотреть про изменение плотности воды с глубиной.

Насколько я понимаю, для точных вычислений необходимо учитывать не только сжимаемость, но и изменение с глубиной солености воды и температуры, количество растворенного в воде воздуха и хз какие еще факторы. Погрешность в 1% будет давать изменение +/-10грамм.

Приходишь, бывало в магазин и говоришь — взвесьте мне 9,8Н колбасы и 5.6Н конфет.

А ведь раньше и взвешивали.

А все уверены, что на глубине 11 км родное наше g все так же 9.8 ?

Кстате, да! Поменьше будет.

Почему «побольше»? Чем ближе к центру Земли, тем g будет меньше. А в самом центре, вообще, будет равным нулю.

Ускорение свободного падения обратно пропорционально расстоянию от центра масс. Меньше расстояние -> больше g

гугл, вики, учебник физики в помощь

Дорогой друг, сила тяжести возникает из-за массы Земли. А ускорение свободного падения — это ускорение возникающее под воздействием силы тяжести и других сил.

Когда некий предмет находится, грубо говоря, в яме — на него действует не только сила тяжести (притяжения) направленная к центру Земли, но и другие силы, направленные, в том числе вверх — к массе грунта, который находится выше предмета.

Разумеется масса грунта НАД предметом в миллиарды раз меньше чем ПОД предметом, а, значит, сила тянущая предмет «вверх» будет в миллиарды раз меньше силы тянущей предмет «вниз», но она всё равно будет.

Мне очень прискорбно, что новое поколение ЕГЭ нихера не рубит в физике и нихера не понимает принцип гравитационных взаимодействий.

> Меньше расстояние -> больше g

Ну, тогда скажите мне пожалуйста: если, например, прокопать ровный тоннель аккурат через центр Земли, то каково значение g будет точно в самом центре?

Я утверждаю, что g будет равным нулю. А вы как считаете?

«Естественно рождается мысль, что, углубляясь с гирей в недра Земли, т. е. приближая тело к центру нашей планеты, мы должны наблюдать усиление притяжения: гиря в глубине Земли должна весить больше. Эта догадка неверна: с углублением в Землю тела не увеличиваются в весе, а, напротив, уменьшаются.

Объясняется это тем, что в таком случае притягивающие частицы Земли расположены уже не по одну сторону тела, а по разные его стороны. Взгляните на рис. 23. Вы видите, что гиря, помещенная в глубине Земли, притягивается вниз частицами, расположенными ниже гири, но в то же время притягивается вверх теми частицами, которые лежат выше нее. Можно доказать, что в конечном итоге имеет значение притягивающее действие только шара, радиус которого равен расстоянию от центра Земли до местонахождения тела. поэтому вес тела по мере углубления в Землю должен быстро уменьшаться. Достигнув центра Земли, тело совсем утратит вес, сделается невесомым, так как окружающие частицы влекут его там во все стороны с одинаковой силой.»

Занимательная физика (книга 1) Перельман

Перельман дело говорит!

В детстве любил читать эту книгу.

Всем спасибо, стало любопыттно, искал в яндексе, но спрашивал про марианскую впадину, а надо было про изменение веса с глубиной.

Меру объема то поправь.

Ты подразумеваешь не по СИ он написал. Надо было дм3 писать? И так допустимо

в 1901 году решением 3-й Генеральной конференции по мерам и весам литр был определён как объём 1 килограмма чистой воды при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.) и температуре наибольшей плотности воды (+3,98 °C).

Не смотря на то, что от этого вроде-как отказались, понятие литр до сих пор упоминается только применительно к «нормальным условиям» коих на глубине не сыщешь. Вобщем глаз царапает. Думаю не только мне.

(Алсо, по теме, слышал байку, что в 11 раз. Но не ручаюсь)

В этом нет никакого смысла. Литр будет литром и в космосе, и под водой. Он не зависит от условий.

Если бы сантиметр каждый раз имел бы разную длину, что бы мы делали?

Смотря с какой точностью вы спрашиваете.

Читайте также:  Этиология повышения внутриглазного давления

Нужно же ещё учесть, что плотность солёной морской воды выше пресной.

Кстати да, вода ведь соленая. Формула вот.

вес измеряется в ньютонах

Я по привычке нахожу массу литра.

Это плотность — г/см3. По некоторым данным 1,076 г/см3 на 11 км ( http://www.korabel.ru/dictionary/detail/1330.html )

Это зависит еще во многом от солености и температуры.

«сколько весит» — 0 из-за архимедовой силы, из-за точно такой же воды, которой заполнена вся марианская впадина, насколько мне позволяют мои скудные познания в географии.

«какова масса» — порядка 10-11 ньютонов. соленость, температура от гейзеров, пыль, какашки кашалотов могут порядком менять этот параметр.

Формула: p=m*g (p это вес). m=1 кг, так как вода почти не сжимаема, g тоже около нормы. Поэтому литр воды на глубине марианской впадины будет весить в целом как и в нормальных условиях — около 9,8 ньютон.

Вода вообще и морская вода, в частности, обладает некоторой сжимаемостью. Коэффициент сжимаемости дистиллированной воды выражается величиной 0,0000490; для морской воды он разный при различных соленостях, именно с увеличением солености он уменьшается; так при солености 35‰ коэффициент сжимаемости равен 0,0000442. Коэффициент сжимаемости находится в зависимости и от величины давления, и от температуры.

Вследствие сжимаемости морской воды некоторый объем ее при том же химическом составе и при той же температуре будет иметь на разных глубинах различную плотность, тем большую, чем значительнее глубина. Если, например, плотность на поверхности равна 1,02810, то она будет следующая на глубинах:

Глубины, м 100 1000 3000 6000 10000

Плотность . . . 1,02856 1,03274 1,04222 1,05694 1,07758

таким образом разница в граммах конечно будет. но очень незначительная.

Плотность воды никто не отменял. Ответ 1 кг.

А плотность водорода кто-нибудь отменял?

Сколько весит литр водорода в воздушном шарике и тот же литр водорода в ядре белого карлика?

А литр весит ровно 1кг?

Мне щас просто крайне лень это проверять.

Согласно иноформации ( http://www.korabel.ru/dictionary/detail/1330.html ) плотность меняется и на глубине 11 км составляет уже не 1000 кг/см3 (для дистиллированной воды) а 1,076 г/см3 (с учетом температуры, солености и давления)

Есть мнение, что эта цифра больше зависит от солености и температуры, чем от давления.

Дно Марианской впадины (11 км в океане)

Когда фото и так вроде бы уже интригующее

Головастик гигантской лягушки?

Но коммент оказывается еще интереснее:

Знает ли кто, кто же этот несчастный, проглоченный кальмаром и оказавшимся в итоге на столе?
В комментах к посту говорят, что это малек ската, но гугл рисует куда приятнее картинки по такому запросу:

Подсчитано количество утекаемой через Марианскую впадину воды

Земля «выпивает» больше морской воды через Марианскую впадину, чем считалось ранее, к такому выводу пришли американские ученые, сообщает сайт New Atlas. В новом исследовании говорится о том, что мантия является домом для гораздо большего количества воды, чем считалось ранее.

Наблюдения за сейсмической активностью вокруг Марианской впадины показали, что тектонические плиты в зоне субдукции (линейно протяжённая зона, вдоль которой происходит погружение одних блоков земной коры под другие. — Прим. Рамблера) забирают куда больше воды глубоко в Землю, чем считалось ранее. Это может изменить наше понимание глобального водного цикла.

Марианская впадина известна тем, что она является самой глубокой частью океана, составляя почти 11 000 м в самой глубокой из известных точек. Так получилось потому, что впадина — это место встречи двух тектонических плит — крошечной Марианской плиты и огромной Тихоокеанской плиты. Будучи более плотной и более старой, последняя, действительно, уходит под первую, что позволяет огромному количеству морской воды стекать через трещины в земную кору и верхнюю мантию.

Но это не просто жидкость. При более высокой температуре и давлении на этой глубине вода может быть заперта в породах нижней плиты в виде водных минералов, которые затем погружаются глубже в мантию. По данным специалистов, за последний миллион лет таким образом под планетную кору попало около 80 миллионов тонн воды. В четыре раза больше, чем предполагалось ранее. Если эта тенденция применима к другим подобным регионам по всему миру, то в глубокой мантии может быть в три раза больше воды, чем мы думали, говорят ученые.

«Предыдущие оценки сильно различаются по количеству воды, которая субдукционируется глубже 60 миль (97 км)», — говорит Дуглас А. Винс, консультант по исследованиям. — Основным источником неопределенности в этих расчетах было начальное содержание воды в субдукционной верхней мантии».

Чтобы лучше во всем разобраться, исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе — частного исследовательского университета — использовали сеть из 19 сейсмографов, развернутых на дне океана вокруг Марианской впадины, подкрепленных семью наземными на близлежащих Марианских островах. С помощью этих инструментов команда отследила сейсмические движения за год, чтобы более подробно изучить структуру и скорость смещения пластин.

Источник

Adblock
detector