高压趣谈 |
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来源:不详 更新时间:2012-10-16 15:45:39 |
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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。
科学研究还发现了由于高压而形成的超固态物质,地心中就有大量超固态物质。
在物理学的研究中,出现了高压物理这一生机盎然的新分支。
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