从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?


毫无疑问是有的 。
在我们的物理课本上讲液体是不可被压缩的 。但实际上这不正确 。液体也是能够被轻微的压缩的 。

从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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上图:这个穿的像龙虾的大叔应该是准备要下潜到更深的海底去作业 。水压实际上很恐怖!
以水为例 。每增加一个大气压 。水可以被压缩百万分之46.4 。在加到4000个大气压的情况下 。室温下的水的体积可能缩减11% 。
实际上在水利工程当中的水锤效应 。就是由于水的轻微压缩性造成的 。这种微弱的压缩 。使得水的能量在管道内以声速往返激荡 。
从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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上图:水锤效应原理
下面是几种典型的液体的压缩率(每百万份体积每增加一个大气压压缩的体积份数):
二硫化碳 94
乙醇111
甘油21
水银3.8
水46.4
万米水深的大气压值
我们计算一下万米水深处的压强如下:
从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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大概是993个大气压
所以在这个深度 。水会至少被压缩4.60752%!
同学们!将密闭容器在万米深装水再捞出来的后果是 。这个容器要承受993个大气压的向外的压强,我算了下大概是1025.9949618880994千克/平方厘米的压强!
其他观点:
这是一个非常好玩的问题 。
大家都知道液体的压力只与深度和密度有关 。公式为:p=ρgh;p就是压强 。g就是重力加速度 。h就是深度 。大约每下降10就增加一个大气压的压力 。水深10000米就是1000个大气压 。
从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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这样的压力无疑是非常大的 。水会被这种压力压缩吗?一般为了计算方便 。会认为液体无法被压缩 。但实际上是会有一点点压缩的 。但这一点点压缩几乎不影响计算 。所以被忽略了 。
抵抗巨大压力的是泡利不相容原理 。这个原理说的是:两个全同的费米子不能处于相同的量子态 。而电子就是费米子 。这就是为什么每一个原子轨道上都只能有固定数量电子数的原因 。
从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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泡利不相容原理提供的力非常的大 。这就导致了在地球这种环境中无法对原子进行压缩 。只有如同太阳这样的恒星在燃料耗尽后 。其巨大质量引起的压力才能将电子压缩到最低能量级 。这就是电子简并态 。太阳就形成了白矮星 。白矮星的密度非常大 。一个太阳质量的白矮星大约只有地球大小 。
从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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由于1000个大气压几乎对水没有任何影响 。水没有发生变形 。就没有储存到能量 。所以 。即使密封在一个牢固的盒子里 。它也不会保存水压 。就像你压缩一个巨大的弹簧 。但由于你的力量太小 。没能使弹簧产生形变 。弹簧也就没能储存到弹力势能 。
【从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?】
从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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其他观点:
从万米深海里 。装水后密封 。捞上来还有巨大水压吗?
为了方便讨论 。根据题目我们可以来假设一下 。假如我们把万米深海的海水 。用一个钢瓶密封起来 。那么当这个钢瓶被捞上来时 。瓶内还有巨大水压吗?
从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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一般来讲 。我们都会认为水是不可压缩的 。它的体积不会随压力的大小而发生改变 。1万米的深海里 。水只是充当传递深海压力的介质 。因此可以认为 。将钢瓶捞上来时 。钢瓶内并没有高压存在 。
然而这是错误的看法 。事实上水是可以压缩的 。数据显示 。在常温下水的压缩系数约为 4.74 x 10^-10 平方米/牛顿 。因为这是一个非常小的数字 。所以在绝大多数情况下都可以将其忽略不计 。而我们普遍认为水不可压缩 。其原因就在于此 。
从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

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简单思考一下 。在1万米的深海里 。用钢瓶装满水后密封 。密封后的钢瓶会被压瘪吗?很明显 。钢瓶是不会发生任何变化的 。这就说明了钢瓶的内外都受到了同样大小的力 。现在问题就来了 。钢瓶密封后 。其内部就不再具有外部的水压 。那么在钢瓶的内部 。是什么力在与钢瓶外部的水压抗衡的呢?答案就是水分子之间的分子作用力 。

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