瀚海狼山:从万米深海里,装水后密封,捞上来还有巨大水压吗?

2018-10-27 07:11:23   





瀚海狼山认为,在详细回答这个问题之前,我们应该先了解常见物质的4种形态,最常见的则为3种,就是我们常常说的气态、液态和固态,其实第4种形态是等离子态,还有其他的形态,日常生活中很少见,就不多说了。
最常见的三态,从微观上讲,差距在于组成宏观物质的原子(或者说分子)之间的空隙的大小。若原子间空隙太大,物质分子或原子之间相互作用比较小,流动自由,那么这种物质基本就是气态;若物质原子间空隙不大,相互吸引力比较强,但是还强不到达到保持宏观物体基本稳定的程度,还会自由改变形状,那么这种物质就是液态;当物质之间的原子或者分子作用力更强,更加紧凑,宏观位置不能随意变形,这就是固态。
其实气态和液态、固态之间的分子空隙差距巨大,而液态和固态之间的分子空间差距已经不大。因此气态物质是很容易被压缩的,体积甚至会被压缩几百上千倍,就如液化气一样。
气态物质可以直接被压缩成液体,甚至再加压会变成固态金属,比如氢气。但是常态是液态的物质,已经很难被压缩,比如液态纯水。降低温度会让液态纯水轻易变成冰,但是变成固体的冰非但密度不会变大反倒会变小,也就是体积反倒更大了。纯水是很难被压缩的,更不会因为压缩而变成固态。


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目前全世界最深的马里亚纳海沟的挑战者海渊,最大深度超过海平面下11034米,也就是相当于1104个大气压,但是这种压力之下,这个深度的海水基本性质变化不大,仍然可以自由流动,而且还有海虾等动物自由生存其中。
曾经有人说到:用一个盒子装上万米深的海水,迅速上岸的假设,问水的压力还能不能持续,这个问题的问法,本身是有问题的。
前面说了,水是很难被压缩的。万米海渊下,承受1104个大气压的一千克水的体积,和陆地上只承受1个大气压的一千克水的体积变化,不用专门的仪器,差异几乎无法计量。也就是说,若深海取水的这种所谓的盒子,若本身外壳的厚度和强度不够,深海取水迅速提升减压后,若被内部的原先1104个大气压下的海水哪怕顶的稍微有一点点变形扩大,那么这个盒子里,提上来的深海水的压力就消失了。就变成了普通的海水,除了还有成分分析价值,他的高压形态价值其实已经不存在了。
实际上,现在各大国确实有专门从数千米深海取水的“盒子”,不过外观可不是什么盒子,而是一个个巨大的“钢球”或者说是“钢肋球”,一个球的直径可能比轿车轮胎的直径还大,但是每个这类钢球内部,却只能装大约半矿泉水瓶的深渊水,钢球巨厚的外壳,就是为了防止灌进去的深渊高压水,把外壳顶变形后造成压力消失!这种取水装置设计巧妙,只有到一定的压力海水才能灌进去,灌进去就自动高压密封。



最近,国内某大学研发的超高压双向密封、样品压力维持与转移处理等深海关键技术,解决了地球深渊水体采样面临的样品保压困难、气体组分容易散失等难点,终于研制成功万米深渊保压气密取样器。中国制造的世界上首个万米深渊保压气密取样器到达深度超过10800米的海底,获得近2800毫升保压气密水样。这是世界上首次在万米深度获得的保压气密水样!
超深海水体取样,密封保压技术,直接和大潜深潜艇技术有关,我们在这方面已经率先突破。