鯨魚是肉做的入萬米深都沒事,為什麼鋼鐵打造的潛艇容易被壓扁?
答:鯨魚在下潛過程中,肺部逐漸縮小,使體內壓強增加,用來平衡體內外的壓強。
水壓
水中壓強和水深有關p=ρgh,深度每增加10.3米,壓強就會增加一個大氣壓,在1000米的深度下,水壓高達97個大氣壓,相當於每平方米承受970噸的重量。
鯨魚的身體經過長時間演化,已經進化出適應深海潛水的能力,但也是存在極限的,一般鯨魚只在500米以上的淺水區活動,而抹香鯨最高可以下潛到2000米,再深的話鯨魚身體也承受不了。
而軍用核潛艇,一般最大下潛深度在300米左右,就算是特製的核潛艇,最大下潛深度也就700米,無法和鯨魚的下潛深度相比較。
原因
當鯨魚潛入深水區後,鯨魚的肺部大大縮小,體內壓強增加,用來抵抗體外的水壓,使得體內外壓強平衡,這就是鯨魚不被壓扁的原因;但是鯨魚體內的壓力增加也是有極限的,超過極限之後,鯨魚身體也無法承受。
由於核潛艇需要載人,人體所處的大氣壓強,需要保持在1個大氣壓左右,內部壓強沒有多大調節的餘量,於是隨著下潛深度的增加,潛水艇內外壓強差越來越大。
核潛艇不具備鯨魚那樣,用增加內部壓強的方法來抵抗深水壓強的能力,只能靠著金屬結構硬抗,所以核潛艇的下潛深度非常有限。
但是對於科學研究用的深海潛水器,本身結構簡單,還採用了多層逐級增壓的結構設計,所以能下潛到海底1萬米的深度。
其他例子
生物經常用到類似的原理,來適應高壓環境,比如在馬里納亞海溝1萬米處的生物,體內充滿高壓體液,來平衡體內外壓強。
甚至我們人類都是這樣做的,一個大氣壓強為101.325kPa,相當於每平方米皮膚承受10噸的重量,但是我們人類體內的壓強也在一個大氣壓左右,於是體內外壓強基本平衡,人體就不會被大氣壓強壓扁。
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