大气压是多少(平均大气压是多少)
Qzone微信为什么人类不能承受深海的压力,而深海鱼却可以自由活动?
原创空快讯2020-04-15 17:15:02
我们先搞清楚什么是“压力”和“压力”。
所谓压力,是指两个物体接触表面所产生的力。例如,如果我们将手按在桌子上,桌子被触摸的表面会受到压力。桌面软的话会被压出一个坑。
这种压力是局部的、接触的。
压力的计算公式为:压力=压力×受力面积(F=pS)。
压力的国际单位叫“牛顿”,简称“牛”,符号为“N”;
“压力”这个词在物理学中是“压强”的同义词。
压力的国际单位叫帕斯卡,简称Pa,符号是Pa。
换算:1pa = 1n/㎡;
我们通常说一个大气压等于:
大气压力(atm)=101325帕)=0.101325兆帕)=14.696磅/平方英寸)=1.0333千克/平方厘米= 1.0133巴。
以及气压和水压的特性。
或者说气体和液体对固体的压力是一个垂直力,尤其是在空气体和水中。这种压力来自四面八方,在被压物体的每个位置都是垂直平衡的。
举个例子,当我们在海平面附近的时候,我们一直处于1个大气压左右的状态,也就是我们全身皮肤的每一平方厘米都在1公斤的压力下垂直均匀的运动。
我们没有感觉到任何压力,反而很舒服。
我们经常用一个词来形容激动或者兴高采烈,就是热血沸腾。
但严格来说,如果一个人的血液真的沸腾了,他就会死。这种情况发生在突然减压的情况下。如果覆盖人体的大气压力突然消失,人真的会“热血沸腾”。
这时,我们体内的液体和气体就会膨胀起来,从身体的各个孔洞中溢出,甚至从皮肤中产生出来。既然这样,还有活下去的理由吗?
比如月球在接近零气压的时候,就是这样的。
这说明人体已经适应了这种压力,体内有一种能量的大气压与外界压力相抗衡。如果失去了这种平衡,就意味着必须释放体内101,325 Pa的压力,人体薄薄的皮肤挡不住每平方厘米1公斤的压力。
而且大气压的压力在皮肤的每一点上都是平衡垂直的。
大气压就像给一个人的全身包裹了一层薄壳,抵消了物理压力。
我们想象一下,如果这种压力不均衡,会是什么?
一个正常成年人的皮肤大概是1.5~2平方米,也就是15000 ~ 20000平方厘米。一个大气压下的总压力达到15000 ~ 20000公斤。如果这些压力只集中在身体的任何一个部位,比如头顶、四肢、胸部或者臀部,他们能承受吗?
而那些没有压力的地方又会“兴奋”起来。
这就是气压的特性。根据这个特点,我们可以看出有几种方法可以抵抗压力:
第一,内外压差要平衡;第二,作用在物体上的压力是平衡的,垂直的。
通过做这些事情,物体或生物可以承受足够的压力。
在任何时候,我们也可以测试非常弱的物体承受平衡垂直压力的能力。
蛋壳很薄,两个手指一捏就会破。但如果你把鸡蛋放在手掌里,包裹在手掌里,均匀用力,使蛋壳的每一点都垂直均匀地作用,那么即使你尽了最大的努力也不能把鸡蛋打破。
我做过这个实验,可以完全证实这个道理。如果你不相信我,就做吧。
这个原理用在建筑工程上,叫做‘薄壳结构’。建筑师根据这种“薄壳结构”的特点,设计了许多轻质、节材、坚固的建筑。
人民大会堂、很多现代化的火车站、首都机场、国家大剧院、悉尼歌剧院、新落成的大兴机场都是运用这一原理的建筑。
做了这么多准备,现在来说说深水鱼。
其实看了上面的一些解释和案例,就应该大致明白为什么深水鱼能承受更大的压力了。
首先,这些深水鱼是在深海中繁殖和生活的。经过长期的进化,它们的生理功能已经适应了深海压力。
与浅海鱼类相比,深海鱼的骨骼更细,容易弯曲;肌肉组织变得特别柔韧,纤维组织变得非常精细,这使得它们不仅能在深海生存,而且在巨大压力下也能灵活自如;
其次,这些鱼的皮肤变成了一层很薄的薄膜,可以渗透到水中,使鱼充满水分,从而保持身体内外的压力平衡。
有了这两样武器,深海鱼就能承受巨大的压力,行动自如。
但是,深海鱼只能在深海里活动。如果它们被困在浅海或船上,它们就受不了低气压。如前所述,人到月球会“热血沸腾”而死。
这就是为什么人们很难吃到深海活鱼。
但是有一种鱼可以在深海中移动,也可以在浅海呼吸。
这是一条巨大的鲸鱼,比如抹香鲸。
鲸鱼其实并不是真正的鱼类,因为它们都是哺乳动物,需要肺来呼吸空气体,不像鱼类通过鳃从水中提取氧气来完成血氧交换。
抹香鲸不仅要在海面呼吸空空气,还要潜入深海捕捉大王乌贼为食,有时会潜入2000多米的深海。它是怎么做到的?
原来,抹香鲸的身体结构和深海鱼一样。它的骨骼、肌肉纤维和皮肤都适合深海活动。不同的是,鲸鱼是用肺呼吸的,如果处理不当,它们的肺会受损。
鲸鱼的肺部有着独特的结构,随着深度的加深逐渐缩小,将所有的气体集中到气管和支气管中,气管和支气管被硬骨包围,这样它就可以抵抗深水的压力。
而且,当鲸鱼在水中长时间工作时,它们并不完全依赖肺部储存的氧气,但当肺部的氧气耗尽时,鲸鱼可以调动其肌红蛋白中储存的氧气来延续生命。抹香鲸肌红蛋白的储氧能力是其他动物的6倍左右。
这就是为什么深海鱼不会被海水的高压压垮。
其实在深海里,最怕压力的是气体,而不是坚硬的固体。
我们知道,当潜艇突破设计的深海警戒线时,厚厚的钢板就会被压碎。其实不是钢板本身受不了,而是潜艇空充满了气体,气体是最容易被压缩的。
我们随便往海里扔一块鹅卵石,它就掉进了12000米深的马里亚纳海沟。它还是一颗卵石,根本不会被压碎或压碎。
但这石头里有没有封闭的气体,就不好说了。
在巨大的压力下,刚体材料在压力不平衡的状态下只能向气体一侧变形,这样就只能被压碎。
如果潜艇里装满了水,它就不会害怕压力。再深的沟也不会被压垮。因为它的内外压差是平衡的。正是因为这个原因,海底的很多沉船除了破洞之外,还能保存得很好。
现代潜水器之所以能在万米海沟里活动,是因为它们做得很小,钢板很厚,能承受很大的压力。然而,为了移动和安置人员,潜水器必须有接头和机械臂。如何把这些关节做好,承受巨大的压力,这就是高科技所在。
所以,任何国家和机构都做不到。
人深潜是有问题的,因为人的肺泡里充满了气体,组织和血液只能适应一个大气压。当它们到达深海时,当然会被压碎。
人类的潜水活动一般都是几十米深,最大可达100米左右。
但是也有深潜记录。
法国探险家祇园·内里创造了人类徒手深潜记录。2006年在法国尼斯滨海维勒弗朗奇创下113米深潜纪录;
41岁的埃及人Amede Gabur创造了一项深潜纪录。2014年在红海达哈卜创下332.35米的纪录。
他花了12分钟才到达这个深度,但他花了15个小时才爬起来!
这是为什么呢?
因为我们要克服突然减压的危险。
这些只是个别情况,人类大部分带设备的潜水活动只能限制在100米的深度。
一般人类在海里浮潜的水深在1-3米之间,普通人配备潜水一般要求在20米以内。专业一点的水肺潜水最多40m左右。受过专业训练的技术跳水极限在100m左右。
即使长时间在这个深度活动,也需要高压氧舱的帮助。
深度每增加1米,人体承受的压力就会增加0.1个大气压,而潜水到50米的深度就会增加5个海平面大气压,100米就会增加10个大气压。即人体的压力每平方厘米增加5 ~ 10kg。
我们家用的高压锅,在1个大气压下只增加4~8KPa的压力,也就是不到1个大气压,如果泄漏爆炸威力惊人。
因此,为了适应深水压力,下潜前需要在高压氧舱中对潜水员进行缓慢加压;上来后,为了适应正常的水面压力,需要在高压氧舱里给潜水员慢慢减压。
这是因为肺和耳、鼻等。空人体的空腔会充满与深水压力相同的气体。如果压力突然迅速降低,这些气体就会剧烈膨胀,竞相排出体外。但是气道太小,很难一下子排出。膨胀的气体会压迫人体组织,甚至导致死亡。
人体承受的压力越大,吸入的气体在血液中的溶解饱和度越高。突然之间,血液中的气体就会释放出来。这些气体无法一下子排出体外,会在体内膨胀堆积,损伤身体的组织,你就会得减压病,包括血栓、痛风等后遗症,对你是终身伤害。
由此可见,人体是生活在地球表面的娇弱动物,需要各种保护才能进入天地。好在人类聪明,有足够的能力制造各种工具,可以去深海,去泰空。
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