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为什么人们承受得住大气压承受不住深海中的液压

为什么人类承受不了深海的压力,而深海鱼类却活动自如?

先来弄清楚什么是“压力”和“压强”。

所谓压力,是指两个物体接触表面的作用力。比如我们用手压在桌子上,这个桌子被接触的表面就承受了压力,如果桌面是柔软的,就会被压出一个凹坑。

这种压力是局部的,接触式的。

压力的计算公式为:压力=压强×受力面积(F=pS)。

压力的国际单位叫“牛顿”,简称“牛”,符号为“N”;

“压力”一词与物理学中的"压强"同义。

压强的国际单位叫“帕斯卡”,简称“帕”,符号为“Pa”。

换算:1帕(Pa)=1N/㎡;

我们通常说的一个大气压等于:

1大气压(atm)=101325帕(Pa)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/平方英寸(psi)=1.0333千克/平方厘米(kg/c㎡)=1.0133巴(bar)。

气压和水压的特点。

气体或液体对于固体的压力,是一种垂直作用力,尤其在空气中和水中,这种压力是来自四面八方,垂直均衡于被压物体的每一个位置的。

如我们在地表接近海平面的地方,每时每刻都在约1个大气压的状态下,也就是我们全身的皮肤每一平方厘米都垂直均衡的承受着1公斤压力。

我们没有感到什么压力,反而很舒服。

我们常用一个词来形容很激动或情绪高涨,就是热血沸腾。

但严格的说,如果一个人真的热血沸腾就只有死翘翘了。这种情况就是发生在突然减压的情况下,如果覆盖在人体上的一个大气压突然没有了,人就真的“热血沸腾”了。

这个时候,我们身体里的液体和气体就会膨胀起来,从身体各个孔洞溢出,甚至从皮肤迸发出来,这种情况下,岂有活命之理?

比如在月球接近零气压的状态下,就是这个样子。

这说明人体适应了这种压力,体内有一个大气压的能量与体外气压抗衡。如果失去这种平衡,就等于体内有101325帕的压力必须释放出来,人体薄薄的皮肤是无法阻挡每平方厘米1公斤的压力的。

而且大气压这种压力是均衡垂直的压在每一点皮肤上。

大气压就像在人的全身包裹了一层薄壳,与身体压力抗衡。

我们想象一下,如果这种压力并不均衡,会是什么状态?

一个正常的成年人,皮肤约1.5~2个平方米,也就是1.5万~2万平方厘米,一个大气压下承受的总压力达到1.5万~2万公斤,如果这些压力只集中在身体的任何地方,比如头顶、四肢、胸膛或屁股,能够承受吗?

而且那些没有了压力的位置,又要“热血沸腾”了。

这就是气压的特性。根据这个特性我们可以看出,抵御压力的方式有几点:

一是内外压差要平衡;二是压力作用于物体是均衡垂直。

做到这几点,物体或生物就能够承受足够大的压力。

我们还可以随时测试一下很薄弱物体承受均衡垂直压力的能力。

鸡蛋壳很薄,两个指头一捏,就会碎裂。但如果你把鸡蛋放在掌心,用手掌包裹住鸡蛋,均匀用力,力求做到垂直均衡作用于蛋壳每一点,哪怕你使出吃奶的力气,也无法握碎这个鸡蛋。

我做过这个实验,完全可以证实这个道理,不信你也做做看。

这个原理用在建筑工程学上,叫做‘薄壳结构"。建筑师根据这种“薄壳结构”特点,设计出了许多既轻便又省料又牢固的建筑物。

人民大会场、许多现代火车站、首都机场、国家大剧院、悉尼歌剧院、以及刚竣工的大兴机场等都是利用这种原理的建筑。

作了这么多铺垫,现在我们来说说深水鱼。

其实,看了上述的一些解释和案例,就应该大致了解深水鱼为什么能够承受较大压力了。

首先,这些深水鱼是在深海中孕育生存活动的,经过长期进化演化,它们的机体生理机能已经适应了深海压力。

深海鱼类相对浅海鱼类,骨骼变薄,容易弯曲;肌肉组织变得特别柔韧,纤维组织变得很细密,这使它们不但能够在深海生存,还能够在巨大的压力下灵活自如;

其次,这些鱼的皮肤变成非常薄的层膜,可以渗入水分,使鱼体内充满水分,这样保持了体内外的压力平衡。

有了这两个武器,深海鱼就能够承受巨大压力而活动自如。

但深海鱼只能够活动在深海,如果在到了浅海或者被捕捞上船,就受不了低压状态,像前面说的人到了月球就会“热血沸腾”死翘翘。

这也是人们很难吃到深海活鱼的原因。

但有一种鱼既可以在深海活动,也需要在浅海透气。

这就是巨大的鲸鱼,比如抹香鲸。

鲸鱼实际上算不上真正的鱼类,因为它们都是哺乳动物,需要肺来呼吸空气,而不像鱼通过鱼鳃来提取水中的氧气,完成血氧交换。

抹香鲸既要在海面上呼吸空气,又要潜到深海捕捉大王乌贼为食,有时要潜到2000多米的深海,它是怎么做到的呢?

原来,抹香鲸的身体结构也像深海鱼类一样,骨骼和肌肉纤维、皮肤都适用了深海的活动,不同的是鲸鱼用肺呼吸,如果不处理好,肺部就会受损。

鲸鱼的肺部有一个独特的结构,随着下潜深处,会逐步缩小,把气体都集中到气管、支气管中,鲸鱼的气管和支气管外面有坚硬的骨骼包围,这样就能抵御深海水压了。

而且鲸鱼在水中长时间工作时,并不完全是靠肺部储存的氧气,而是当肺部氧气用完,鲸鱼可以调动自己身体肌红蛋白贮存的氧气续命,抹香鲸的肌红蛋白贮氧能力是其他动物的约6倍。

这就是深海鱼类不被海水高压压瘪的原因。

其实在深海,最怕压力的是气体,而不是坚硬的固体。

我们知道潜水艇突破设计的深海警戒线时,厚厚的钢板都会被压瘪,压碎。其实这并不是钢板本身吃不消,而是潜水艇里是空的,充满了气体,而气体是最容易被压缩的。

我们随便丢一个鹅卵石到海里,它掉到12000米深的马里亚纳海沟,也还依然是一个鹅卵石,丝毫也不会被压瘪或者压碎。

但如果这个石头里存有密闭气体,就很难说了。

在巨大的压强下,刚体物质在压力不平衡状态下,只能向气体一边变形,这样就只能被压破压碎了。

如果一艘潜水艇里面灌满水,就不怕压了,到达再深的海沟,也不会被压瘪。因为它的内外压差平衡了。很多海底沉船除了破洞,其余部分还能够保存完好就是这个道理。

现代的深潜器之所以能够在万米海沟活动,是因为做得很小,钢板很厚,足可以抵挡巨大的压力。但深潜器要活动,要坐人,就必须有接缝和机械臂,如何做好这些接缝能够承受巨大压力,才是高科技所在。

因此不是随便哪个国家哪个机构就能够做到的。

人之所以潜水深了就出现问题,是因为人的肺泡里充满了气体,机体组织和血液都只适应1个大气压,到了深海当然就被压瘪了。

人类的潜水活动一般也就在几十米深,最多100米左右。

但也有很深的潜水记录。

人类徒手深潜记录(没有装备)是法国探险家吉翁·奈瑞创造的,2006年他在法国尼斯的Villerfranche-sur-Mer创下了113米的深潜记录;

创造装备深潜记录的是41岁的埃及人阿梅德.加布尔,2014年,他在红海的Dahab创下了332.35米记录。

他用了12分钟就到达了这个深度,而上来却用了15个小时!

这是为什么?

因为要克服突然减压的危险。

这些只能是个案,人类绝大部分带装备潜水活动也只能限定在100米深上面范围。

一般人类在海里面徒手潜泳的水深在1~3m之间,普通人装备潜水,一般会被要求在20米以内。稍微专业的水肺潜水最多也就是40m左右。受过专业训练的技术性潜水,其界限100m左右。

即便在这种深度活动久了,也需要高压氧舱的帮助。

因为随着每增加深度1米,人体承受的压力就要增加0.1个大气压,而深潜到50米,就增加了5个海平面大气压,100米增加了10个大气压。也就是人体每平方厘米增加了5~10公斤的压强。

我们家里使用的高压锅只是在1个大气压环境下增加了4~8KPa的压力,也就是还不到1个大气压,如果发生泄漏爆炸威力也是惊人的。

因此为了适应深水压力,下去前就需要在高压氧舱对潜水员缓慢加压;上来后,为了适应正常地表压力,又要在高压氧舱给潜水员做缓慢减压。

这是因为深潜上来,人体肺部和耳鼻等空腔中,会充满着与深水气压相同的气体,如突然快速减压,这些气体会剧烈膨胀争着排到体外,而气道很小,一下子很难排出,膨胀的气体就会憋坏人体组织,甚至撑爆组织造成死亡。

人体承受的压力越大,吸进的气体在血液中溶解饱和度越高。突然减压,血液中的气体就会释放出来,这些气体一下子排出不到体外,膨胀积存在体内,损害机体组织,就会得减压病,包括血栓、痛风等后遗症,贻害终身。

由此可见,人体是在地表生存很娇贵的动物,要有各种保护,才能够上天入地。好在人类聪明,有足够的能力制造出各种工具,可以走向深海,走向太空。

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为什么大气压强那么大,人不会被压扁

因为人类也存在着“内气压”,两相抵消之下,人类自然不会被大气压压扁了。经常阅读各种科普周刊的朋友可能会知道,我们所生存的世界,存在着程度为天文数字,非常庞大的“大气压”,据说按照科学公式来计算,起码到了数十吨以上。这样就很让人诧异了:和数十吨的压力比起来,人类的承受能力简直太脆弱了。既然大气压强这么大,怎么我们没有被它“压扁”呢?

人类也存在着“内气压”,正是有着内气压的存在,我们才不会被大气压所压扁。其实这个问题,有点犯了“本末倒置”的错误。我们正是没有被大气压压扁,才能观测到“大气压的强度”这个现象,换句话说,人类既然繁衍至今,也就代表着他适应了生存环境,在生理机制上战胜了这么恐怖的大气压强。相信大家都知道深海鱼类带鱼了,人类是永远都不可能人工养殖带鱼的,就是因为带鱼适应了海底深处的“气压”,所以才不能适应我们所承受的大气压强。

这也就是说,我们人类一样也不能适应深海处的大气压。我们人类在长久以来的生物进化过程中,已经产生了和目前的大气压严丝合缝的“气压密度”,才能维持我们的生存。人体收体表外的气压覆盖,这是一种“挤压”,而人体内向外的“内部气压”,也可以将其形容为一种“膨胀”,生物这种自然界鬼斧神工般的造物就是这样的神奇:就是在这样的膨和挤压之间达到了一种平衡,人类才是我们现在所看到的这个样子。

综上所述,人类没有被大气压压扁的原因很简单:人类有内气压。内气压和大气压“两相抵消”。

为什么人憋气,不会被大气压压死。。或者人死后不会被大气压压扁

人体内同样有等值大气压强存在抵消外界大气压强。物体在置于一个等压强环境中,根据高斯定理,无论其形状多么不规则,其受外力是平衡的。而液体具有相当强耐压弹性,所以基本不会被压缩体积,而液体能传导压强,所以能使体表各点内外压强一致受力平衡不会产生变形。人在深海里被压扁并不是指变成一团,而是指体内空腔及肺泡等原来大气压强强度的不足以抗拒深海液压被压缩使人死亡。鱼类本身内部无空腔或空腔内就是环境液压所以没事。一些海水表面鱼尤其是用肺呼吸的鲸不能潜水太深就是这个原因。

为什么人没有被大气压压死?

大气压是由于空气本身有质量,因而受地球引力而产生的,所以,没有大气压的可能有两种,一种是没有空气,没有空气人当然会死。另一种是没有地球引力,那么不旦没有了大气压,而且人和空气都没有了重量,人体内外压力也是平衡的,且压力均为0,这时如果空气确实存在,从理论上讲人是能活的。问题是如果没有地球引力,空气就不会聚集在地球周围,也就不会有空气。 第二个问题从理论上讲是对的,但高血压的不适症主要是心脏有病或血管有病,如果二者没病也不会有高血压,所以,血压高的人在海拔低的地方生活一样会有不适症。

为什么人体表面受到这么大的大气压,人却没有被压坏

因为人体各处的气压(体内,体外,细胞内,细胞外,血液中)都是平衡的,没有压差。 潜入深海(楼上说的<10000m的深海底部(那里压强很大,P=密度*h*g),潜水艇内部的压力慢慢增加,可以到很高很高。但还是处于平衡,里面的人体,体内体外都一样是高压。 但是如果突然减压,体外压力减少了,压力来不及平衡,本来溶解于血液的气体变成小气泡,导致栓塞。叫做减压病。 还是楼上说的:“举个例子,如果把一个人丢到外太空的真空中(虽然不人道,我们只是举个例子),不考虑宇宙射线等因素,这个人回突然被自己体内的压力个爆炸;”---这种情况是不会发生的,因为人体不是气密的,不会爆炸。和减压病类似而已。
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