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皮球放在马里亚纳海沟中会浮上来吗?

如果把一个皮球放在马里亚纳海沟中,它能否浮上来主要取决于两方面因素,一个是皮球的平均密度,还有一个是皮球的抗压强度。

马里亚纳海沟的压强非常高,相当于1100个地表大气压。关于水压,可以先来看看如下的实验:

一位潜水员拿着一个装着空气的空瓶子(拧紧瓶盖)进行潜水,随着水深的增加,水压越来越大,瓶子也变得越来越扁。当水深为6米时,瓶子已经可以看出来被压扁:

由于水的深度每增加10米,压强会增加1个地表大气压。在6米水深的地方,压强相当于1.6个地表大气压。

当水深到了12米时,水压达到了2.2个地表大气压,瓶子已被显著压扁:

当水深达到23米时,水压增加到3.3个地表大气压,瓶子已经被完全压扁:

当瓶子回到水面之上时,它的内外压强差消失,瓶子又恢复为原来的形状:

对于处在马里亚纳海沟底部的皮球,它将会承受巨大的水压。假设皮球的抗压强度足够高,它能够保证自身不会被压扁。在这种情况下,只要皮球的平均密度小于马里亚纳海沟的海水密度,皮球就能浮上来。

由于液体很难压缩,马里亚纳海沟的海水密度只比表面高了大约5%,约为1080千克/立方米。普通皮球的平均密度只有600千克/立方米,所以皮球会上浮。

但在马里亚纳海沟底部的强大水压作用下,由橡胶或者PVC(聚氯乙烯)等聚合物制成的皮球不可能承受得住,它们的结构将会被压破掉。如果皮球的材质是密度与纯水相近的天然橡胶,则破掉的皮球会慢慢浮上来。但如果是密度为1200千克/立方米的氯丁橡胶,破掉的皮球将会沉在马里亚纳海沟的底部,不会浮上来。如果是密度为1300千克/立方米的PVC,那么,破掉的皮球也会沉在海底。

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