趣谈大气压强_科普之友

大气有压力，一个大气压大约是1．01×105pa，相当于1cm2面积上压着1kg的重物。整个地球被空气层团团围住，靠地球表面的空气层密度最大，空气的一半集中在离地面5．5km高度的区域内。距地面21km内，聚集着空气总量的95%。在1000km的高空，空气极为稀薄。如此看来，我们是被压在空气海洋的最底层。假如人体表面按1m2算，那么，空气对人的压力就有10000kg了。背着这样沉重的包袱，我们居然毫无感觉，这是因为体内器官和血液中的气体压强与外部的大气压平衡了，人类长期生活在一个大气压的平衡状态下，已经很适应了。
　　
　　在大于一个大气压的环境中会是什么情况呢？海底就是一个高压世界。如果将海水的密度按1．03×103kg/m3计算，那么进入10m深处的海水中，压强就会净增加p′=ρgh=1．03×9．8×104=1×105pa，即一个大气压。也就是说，连同大气压算上，进入到海水十多米处，就像在高压锅里一样了。而后每降10m就会增加一个大气压。海洋最深处可达万米，如太平洋的马里亚纳海沟，水深11034m，压强就增至一千多个大气压了。显然，人目前还不能到达这样深的海底禁区，只能使用仪器进行探测。现在已造出了能潜入较深水域的潜水船，如美国的6000米级“海崖”号，法国的6000米级“诺奇尔”号，都是配备有各种先进仪器的深海潜水船。日本三菱工业公司神户造船厂制造的6500米级潜水船是世界上潜水最深的船。
　　
　　此外，一些国家正在开展深海氦氮氧饱和潜水实验。人潜入300m深处，要先进入加压舱，使人体内溶解的气体与该深度压力平衡才可潜水，这称做饱和潜水。饱和潜水要先用氦气加压。空气主要由氧、氮组成，但在高压下，氮对人有害，必须改变空气的成分，改用氦代氮，限定氧分压不变才能保证潜水员安全。
　　
　　1987年5月，上海海洋水下工程科学院组织了一次远东300m氦氮氧饱和潜水科学实验。这次实验精心挑选了四个职业潜水员。他们先在加压舱内加压，适应一段，然后随舱下潜。下降时，不能一次潜至300m处，要在180m、240m处各停几个小时再逐渐下沉。潜水船载着四个潜水员在水下生活了20昼夜。这20个昼夜可不是那么轻松的。首先，海面下180m处已是一片漆黑，到了水下语言也失真了，一个个变成了唐老鸭，只得靠打手势和写字条对话。其次是行动障碍，手脑不协调了。另外，还有不少麻烦事，如新鲜的苹果起了皱，海绵拖鞋变了形。身强力壮的小伙子吃不下睡不香，在深水里要做各种规定的实验。返回地面后，他们不能马上出舱，要在舱里呆上十几天，直到恢复到地面压力时才能出来。这是我国第一次进行此类实验，取得了较大成功。
　　
　　对高压问题的研究，更普遍的还是将“物”置于高压条件之下。
　　
　　当压力增大时，分子之间距离逐渐缩小，气体可压成液体，液体可压成固体，一种固体可压成另一种固体。在一千多个大气压下，无色的乙烯气体会立即聚合变成乳白色的“聚乙烯塑料”，即日用工业塑料。在一万个大气压下，空气被液化了，其中的氮、氧、惰性气体就像油和水那样层层分开。在高温高压（几万个大气压和几千度）下，石墨可变为金刚石。在三万个大气压下，液体中的细菌可灭绝。这样，生水只加压几秒钟就可以喝了。将来高压还会代替加热来消毒食物。迅速的高压处理更能保持食物的色香味。
　　