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第六章液體和氣體的性質 6.3船沉下去沉到哪兒?

來源:百度文庫 2010-08-30 17:32:22

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第六章液體和氣體的性質 6.3船沉下去沉到哪兒?

  有一種流行的說法,甚至在海員當中也這樣流傳著,說是沉沒在海洋里的船不會沉到海底,而是不動地浮懸在深海的某些地方,在那里,海水“已經因為上面各層水的壓力的關系而變得密度相當大了”。

  這種說法,看來甚至連《海底兩萬里》的著者儒勒·凡爾納也表示同意。在這本小說的一章里,他描寫了一只沉沒了的船不動地浮懸在水里;在另一章里,他又提到一些“破船浮懸在水里”。

  這一類見解是不是正確呢?

  這類見解似乎有些根據,因為水的壓力在深海里的確可以達到極大的程度。沉在10米深處的物體,每平方厘米所受到的水的壓力只有1公斤。而在20米深處,這個壓力已經是2公斤,在100米深處是10公斤,在1000米深處是100公斤。海洋里有許多地方,深度有達到好幾公里的;大洋的最深部分(太平洋中馬里亞納群島附近的深海),有達到11公里以上的。很容易計算出,在這些極深的海洋里,水和沉在水里的物體所受到的壓力有多大。

  如果把一個緊塞著瓶塞的空瓶投在相當深的水里,然后再把它拿上來,你就會發現瓶塞已經被水壓進了瓶子,而瓶子也完全裝滿了水。海洋學家約翰·牟萊在所著的《海洋》那本書里說他做過這樣的一個試驗:拿三根不同粗細的玻璃管,管的兩頭都是燒熔封閉的,把它們卷在帆布里,然后放在一個上面有孔可以讓水自由進出的銅制的圓筒里。把圓筒沉在5公里的深處。等到把它拿上來的時候,帆布里已經滿是雪一樣的東西:那是碎玻璃。如果把一塊木頭沉在同樣深處,拿上來以后,它就會象磚頭一樣沉到水桶的底里,水已經把它們壓緊到這樣的地步。

  看來,我們自然會這樣想,這樣大的壓力一定會把深海里的水壓得非常密實,使重的物體到了那里也不能再往下沉,象鐵秤錘在水銀里不能下沉一樣。

  可是這一類見解其實是一點根據都沒有的。實驗告訴我們,水同一切普通液體一樣,也是不容易壓縮的。1平方厘米的水受到1公斤壓力的時候,它的體積只能縮小1/22,000,以后每增加1公斤的壓力,大致也只能再縮小這么些。假如我們想把水壓得這樣密實,使鐵到了里面也不會沉下去,那就得把水的密度增大到原來的8倍。可是要把水的密度增大一倍,也就是說把水的體積縮小一半,就得對每1平方厘米的水加上11,000公斤的壓力(假定水在這樣大的壓力下壓縮率也是這么大的話)。這樣的壓力只有在海面下110公里的地方才有!

  從這里可以明白,要說深海里的水會顯著地變得密實,那是完全不可能的。在海洋的最深處,水的密度也只是增大了1100/22,000,也就是說,比正常的水的密度大1/20或5%①。這對各種物體在那里的浮沉條件,幾乎沒有什么影響,何況浸在這里的固體物體也要受到這種壓力,因而也會變得密實些。

  所以沉沒的船只會一直沉到海底,是一點疑問也沒有的。約翰·牟萊說:“凡是在一杯水里能夠沉的一切東西,到了最深的海洋里,也應當能一直沉到底。”

  我曾經聽到過有人對這一點提出的反對意見。如果你小心地把玻璃杯底朝天浸在水里,它就能懸浮在水里,因為它所排開的那一部分體積的水的重量,正同玻璃杯的重量相等。如果所用的是比較重的金屬杯子,那它也會懸浮在水里,不過位置稍低一些,但不會沉到底下去。當巡洋艦或別種船只傾覆了往下沉的時候,大概也同樣會停留在半路上。如果船上某些地方關住了空氣而泄不出來,那末船也會沉到一定深度以后,停留在那里。

  要知道有不少船是在底朝天的狀態下沉到海里去的,所以里面一定有一些船沒有沉到海底,而只是浮懸在幽暗的深海里。固然這種船的平衡狀態只要輕輕一推動就會失去,失去平衡以后,它就會翻過身來裝滿水,一直沉到水底下去。可是我們知道,海洋的深處永遠是十分平靜的,連暴風雨的回聲都侵透不進去,那末又往哪里去找這種推動力呢?

  所有這些論證,在物理學上的根據都是錯誤的。底朝天的玻璃杯并不能自己沉到水里去。它同木塊或塞緊了瓶塞的空瓶一樣,必須在外力的作用下才能沉到水里去。同樣,倒覆的船也不會往下沉,而要留在水面上。要叫它停留在從海面到海底的半路上,那無論如何是不可能的。

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