Давление, твердые тела и жидкости

Строго говоря, вещество сжимаемо во всех состояниях. На молекулярном уровне даже в очень плотных веществах, таких как свинец, углерод и уран, существует гораздо больше незаполненного пространства, чем составляющих их атомов и частиц. Это кажется невероятным, учитывая, насколько плотным и тяжелым нам кажется кусок свинца. Чтобы получить представление о том, насколько сжимаема материя, рассмотрим вещество, которое предположительно существует в сжавшихся (нейтронных) звездах из-за огромной силы притяжения в них. Некоторые астрономы полагают, что одна чайная ложка вещества, взятого из ядра такой звезды, если ее доставить на Землю, будет весить 1 миллиард тонн. Такой потенциал сжимаемости существует у веществ, которые окружают нас на Земле.

Но очевидно (и к счастью), на Земле не существует силы, необходимой для такой степени сжатия. В общих вопросах, связанных с дайвингом, мы считаем жидкости и твердые тела несжимаемыми. Газы, наоборот, очень хорошо поддаются сжатию. Хотя жидкости являются несжимаемыми, они передают давление и оказывают его (в чем вы убедились ранее).

В соответствии с законом Паскаля, всякое внешнее давление, действующее на поверхность воды (или другой жидкости), передастся в жидкости одинаково во всех направлениях. На основе этого закона функционирует гидравлический подъемник. Насос оказывает давление на гидравлическую жидкость в пистоне подъемника. Давление передается во всех направлениях и заставляет пистон расширяться, поднимая наверх объект. Применяя необходимое давление, гидравлические подъемники могут применять к объекту огромную силу.

Передача давления во всех направлениях действует на нас под водой двояко. Во-первых, это означает, что на глубине на нас действует давление водного столба над нами плюс атмосферное давление. Для определения абсолютного давления нужно определить гидростатическое давление, а потом прибавить атмосферное давление. Например, в океане на глубине 10 метров абсолютное давление равно 2 бap/ata.

1 бар/атм атмосферного давления + 1 бар/атм

гидростатического давления = 2 бар/атм

По мере погружения давление воды увеличивается со скоростью 1 бар на каждые 10 метров в соленой воде или 1 бар на каждые 10,3 метра в пресной воде. Поскольку вода несжимаема, эти значения остаются неизменными независимо от глубины.

Вы легко можете вычислить абсолютное давление на любой глубине, поскольку зависимость глубины и давления не меняется с глубиной. Например, окружающее давление на глубине 30 метров в морской воде рассчитываете так:

30 msw + 10 msw = 3 бар

3 бар гидростатического давления + 1 бар

атмосферного = 4 бар абсолютного давления (аtа)

Если вам известно абсолютное давление в барах/ага, вы можете вывести значение в килограммах на квадратный сантиметр. Для этого умножьте значение в барах/ага на 1,03. Например, для глубины 240 метров в соленой воде абсолютное давление равняется 25 атмосферам:

(240 + 10) + 1 = 25

Это также дает нам абсолютное значение 25,75 кг/см2 (25 х 1,03 = 25,75).

Тот факт, что жидкости передают давление во всех направлениях, позволяет нам нырять с аквалангом, не боясь быть раздавленными давлением воды. Так как значительную часть тканей нашего организма составляет вода, давление распространяется по ним равномерно во всех направлениях, не оказывая направленного воздействия. Соответственно, наше тело может выносить огромное давление, оказываемое водой. Единственными участками, где мы ощущаем влияние давления, являются воздушные полости нашего тела, давление в которых мы учимся выравнивать с окружающим, чтобы избежать неприятных ощущений и травм.