Desde os anos escolares, todos sabem que a água é mais densa que o ar. Por causa disso, a mudança na pressão sob a água com a imersão é mais rápida do que sua mudança com o aumento da altitude. Assim, ao descer 10 metros, há um aumento de pressão por atmosfera. Em depressões oceânicas profundas, chegando a 10 mil metros, esse número é de 1 mil atmosferas. Como descobrir como a pressão muda sob a água e como isso afeta os seres vivos será descrito abaixo.
Cálculos físicos
A densidade da água salgada do mar é 1-2% maior do que a do líquido fresco. Portanto, com certa precisão, é possível calcular qual é a pressão sob a água, pois quando imersa a cada 10 metros, ela aumenta em uma atmosfera. Por exemplo, um submarino a uma profundidade de 100 metros experimenta uma pressão de 10 atmosferas, que pode ser comparada com os indicadores dentro de uma caldeira a vapor em uma locomotiva. Segue-se daí que cada camada do mar tem sua própriaíndice hidrostático. Todos os submarinos são equipados com manômetros que medem a pressão da água ao mar, com base nos quais você pode determinar o grau de imersão.
Em grandes profundidades, a compressibilidade da água torna-se perceptível, pois sua densidade nas camadas profundas é maior do que na superfície. E a pressão aumenta mais rápido do que linearmente, fazendo com que o gráfico se desvie ligeiramente de uma linha reta. A pressão adicional causada pela compressão do fluido aumenta com o quadrado. Ao descer 11 km, é cerca de 3% da pressão total nesta profundidade.
Como os mares e oceanos são explorados
O estudo utiliza batiscafos e batisferas. Uma batisfera é uma bola de aço com um vazio interno que pode suportar a pressão muito alta do mar profundo. Uma vigia é colocada na parede da batisfera - uma abertura hermética fechada com vidro forte. A batisfera com o pesquisador é baixada do navio por um cabo de aço até aquela camada de água que o holofote não consegue iluminar. Graças a este dispositivo, foi possível descer até 1 km. Os batiscafos com batisfera (reforçado na parte inferior com um grande tanque de aço), que é preenchido com gasolina, podem atingir uma imersão ainda maior.
Como a densidade da gasolina é menor que a da água, tal estrutura pode se mover no mar, como um dirigível no ar. A gasolina é usada em vez de gás leve. Ao mesmo tempo, o batiscafo é equipado com um suprimento de lastro e um motor, graças ao qual, ao contrário da batisfera, pode se mover de forma independente, sem exigir comunicação com o navio emsuperfície.
Estudos de pressão sob a água em profundidade
No início, o batiscafo flutua na água como uma colher submersa flutuante. Para começar a mergulhar, a água do mar é despejada nos compartimentos de lastro vazios, por causa dos quais a estrutura começa a afundar cada vez mais fundo na água até atingir o fundo. Para subir à superfície, o lastro é liberado e, sem excesso de carga, o batiscafo sobe facilmente à superfície.
O mergulho mais profundo com batiscafo foi realizado em 23 de janeiro de 1960, quando ele passou 20 minutos na Fossa das Marianas a uma profundidade de 10919 metros debaixo d'água, onde a pressão era superior a 1150 atmosferas (o cálculo foi realizado tendo em conta o aumento da densidade do líquido devido à compressão e salinidade). Como resultado do experimento, os pesquisadores encontraram criaturas vivas que vivem mesmo em lugares tão difíceis de alcançar.
Pressão da água
Ao mergulhar, um mergulhador ou nadador encontra pressão hidrostática em toda a superfície do corpo, enquanto excede os parâmetros normais de seu corpo. Embora o corpo do mergulhador possa não estar em contato direto com a água devido ao macacão de borracha, o corpo do mergulhador está sujeito à mesma pressão que afeta o corpo do nadador, pois o ar no macacão deve ser comprimido para levar em conta os fatores ambientais. Por isso, mesmo o ar respirável fornecido pela mangueira deve ser bombeado, levando em consideração a pressão da água na profundidade pretendida. O mesmo indicador deve ser para o ar fornecido dos cilindros para a máscara do mergulhador. Assim, os mergulhadores precisam respirar ar com taxas incomuns.
Um sino de mergulho ou um caixão também não ajudará contra a pressão, pois o ar nele deve ser comprimido para que não caia sob o sino, ou seja, aumente-o para indicadores ambientais. Por isso, com uma imersão gradual, há um bombeamento constante de ar com a expectativa de pressão da água na profundidade atingida.
As taxas elevadas têm um efeito negativo no bem-estar e na saúde de uma pessoa, razão pela qual existe um certo limite para o qual as pessoas podem trabalhar sem prejudicar a saúde. Normalmente, ao mergulhar em fato de mergulho, atinge os 40 metros, o que corresponde a 4 atmosferas. Um mergulhador pode descer a grandes profundidades apenas em um traje espacial rígido, que suportará a pressão da água. Pode mergulhar com segurança até 200 metros.
Impacto na saúde humana
Quando você fica muito tempo debaixo d'água em alta pressão, uma quantidade considerável de ar se dissolve no sangue e em outros fluidos corporais. Se houver uma rápida ascensão do mergulhador à superfície, o ar dissolvido começará a ser liberado do sangue na forma de bolhas. A liberação repentina de bolhas pode causar dor intensa em todo o corpo e levar à doença descompressiva. Portanto, pode levar muito tempo (várias horas) para que o gás dissolvido seja liberado gradualmente e sem bolhas para levantar um mergulhador que trabalhou em grandes profundidades por muito tempo.
Pressão do mar e animais marinhos
Embora os enormes valores de pressão no fundo do mar tenham sido indicados anteriormente, para os animais marinhos esses indicadores não são tão significativos. Os moradores locais podem suportar com facilidade e calma grandes flutuações neste indicador durante o dia. No entanto, alguns desses animais não toleram muito bem uma mudança brusca na pressão. Por exemplo, o robalo vai inchar quando levado para terra, especialmente se for retirado da água muito rapidamente.
A pressão atmosférica sob a água é bastante fácil de calcular. Basta lembrar que para cada 10 metros há 1 atmosfera. Porém, em profundidades maiores, outros indicadores entram em jogo, como compressão e densidade da água. Nesse sentido, será necessário realizar o cálculo levando em consideração esses valores.
