蛟龙入海的物理学.doc

蛟龙入海的物理学
海底压力、压强?题

在陆地上,大气对我们的压强大约是10SPa(帕斯卡),,则一个成年人的手掌所受到的大气压力约为103N(牛),相当于100千克物体的重力。但是,由于人体内的压强与体外受到的大气压强相当,所以人感觉不到大气压的存在。
在液体里,由于液体的重力作用,液体内部也会产生压强,且液体的压强大小跟液体的密度和深度有关,液体密度越大、深度越大,液体的压强就越大。在海里,海水的压强也跟海水的密度和深度有关,越往深处,海水的压强越大。由于海水的密度分布不均匀,跟海水的温度、深度等因素有关,一般地说,越往深处海水的温度越低、密度越大,压强就越大。在“蛟龙号”这次潜入的深度5 188米处,海水的压强将超过5,188×102Pa,也就是它承受着相当于超过500个大气压的巨大压强,这相当于在“蛟龙号”每1平方厘米的表面积(大致一个手指甲大小)上压500
千克的重物。“蛟龙号”如果以后到达设计潜深7 000米的海底,则将承受着相当于超过700个大气压的巨大压强,这相当于在“蛟龙号”每1平方厘米的表面积上压700千克的重物。

浮力?题

浸在液体中的物体所受到的浮力,是由于物体上下表面所处的深度不同,受到的压力、压强不同而形成的压力差产生的(如下图F浮=F2-F1),根据阿基米德原理,浮力的大小等于物体所排开的液体的重力。物体在液体中的浮沉,是由物体所受到的浮力F。和自身重力G的大小决定的。F浮>G时,物体上浮;F浮浮=G时,物体悬浮。
据报道,“蛟龙号”潜水器长、宽、、,在空气中质量不超过22吨,,刚刚能容下3个人。它的有效负载220千克(不包括乘员质量)。由此推测,“蛟龙号”的外观总体积至少在30立方米以上,载人耐压密封舱体置于潜水器前部,舱体呈球型,前方和左右分别有一个圆形观测窗。在外壳和载人耐压密封舱体间应还有一些仪器设备,在下潜过程中所受浮力应大于
×105N(22吨自重的重力),通过向潜航器内部注水和加压载铁,使所受总重力大于所受浮力,潜水器才会下潜。通过调节压载铁的重力,就可以实现潜水器的上浮或下潜或悬浮。

温度?题

海水温度在垂直方向上的变化,总的来说是随着深度的增加而降低。海水的深度与温度的关系上存在着三层典型的结构:上层为混合层,深度为20~200米,此层温度是均匀变-化的;其下一层叫温跃层,此层温度急剧下降;最下一层位于温跃层下,海水的温度较平稳地下降。
由于水的比热容比较大,因此升温慢,所以冬天表层海水水温高,往下逐渐降低,到达一定深度就不会变了。而夏天则正好相反:这时候的表层海水水温比较低。同时海水水温还受寒流暖流的影响。寒流经过时水温降低,暖流经过时水温升高,这种变化与水从太阳光中吸收的热量无关。
根据有关资料显示,世界海洋的水温变化幅度不是很大,一般在-2℃-30℃之间,其中,75%的水温为0℃到6℃,50%℃℃。经直接观测表明,海水温度日变化很小,变化水深范围从
0-30米处,而年变化可到达水深350米左右处。在水深350米左右处,有一恒温层。但随深度增加,水温逐渐下降(每增加1 000米深度,温度约下降1℃