Desde la escuela, todo el mundo sabe que el agua es más densa que el aire. Debido a esto, el cambio de presión bajo el agua con la inmersión es más rápido que su cambio al aumentar la altitud. Entonces, al descender 10 metros, hay un aumento en la presión por atmósfera. En depresiones oceánicas profundas, alcanzando los 10 mil metros, esta cifra es de 1 mil atmósferas. A continuación se describe cómo averiguar cómo cambia la presión bajo el agua y cómo afecta a los seres vivos.
Cálculos físicos
La densidad del agua de mar salada es un 1-2% más alta que la del líquido fresco. Por lo tanto, con cierta precisión, es posible calcular qué presión hay bajo el agua, porque cuando se sumerge por cada 10 metros, aumenta en una atmósfera. Por ejemplo, un submarino a una profundidad de 100 metros experimenta una presión de 10 atmósferas, que se puede comparar con los indicadores dentro de una caldera de vapor en una locomotora. De esto se sigue que cada capa del mar tiene su propiaíndice hidrostático. Todos los submarinos están equipados con manómetros que miden la presión del agua sobre la borda, en función de los cuales se puede determinar el grado de inmersión.
A gran profundidad, la compresibilidad del agua se hace notoria, ya que su densidad en las capas profundas es mayor que en la superficie. Y la presión aumenta más rápido que de forma lineal, lo que hace que el gráfico se desvíe ligeramente de una línea recta. La presión adicional causada por la compresión del fluido aumenta con el cuadrado. Al descender 11 km, es aproximadamente el 3% de la presión total a esta profundidad.
Cómo se exploran los mares y océanos
El estudio utiliza batiscafos y batisferas. Una batisfera es una bola de acero con un vacío en el interior que puede soportar la presión muy alta de las profundidades del mar. Se coloca un ojo de buey en la pared de la batisfera, una abertura hermética cerrada con un vidrio resistente. La batisfera con el investigador se baja desde el barco sobre un cable de acero hasta esa capa de agua que el reflector no puede iluminar. Gracias a este dispositivo, fue posible bajar hasta 1 km. Los batiscafos con batisfera (reforzada en la parte inferior con un gran tanque de acero), que se llena con gasolina, pueden lograr una inmersión aún mayor.
Debido a que la densidad de la gasolina es menor que la del agua, tal estructura puede moverse en el mar, como un dirigible en el aire. Se utiliza gasolina en lugar de gas ligero. Al mismo tiempo, el batiscafo está equipado con un suministro de lastre y un motor, gracias a los cuales, a diferencia de la batisfera, puede moverse de forma independiente, sin necesidad de comunicarse con el barco ensuperficie.
Estudios de presión bajo el agua en profundidad
Al principio, el batiscafo flota en el agua como una cuchara flotante bajo el agua. Para comenzar a bucear, se vierte agua de mar en los compartimentos de lastre vacíos, por lo que la estructura comienza a hundirse más y más bajo el agua hasta llegar al fondo. Para ascender a la superficie se suelta el lastre, y sin exceso de carga, el batiscafo sube fácilmente a la superficie.
La inmersión más profunda utilizando un batiscafo se realizó el 23 de enero de 1960, cuando pasó 20 minutos en la Fosa de las Marianas a una profundidad de 10919 metros bajo el agua, donde la presión era de más de 1150 atmósferas (el cálculo se realizó teniendo en cuenta el aumento de densidad del líquido debido a la compresión y la salinidad). Como resultado del experimento, los investigadores encontraron criaturas vivas que viven incluso en lugares tan difíciles de alcanzar.
Presión de agua
Al bucear, un buceador o nadador encuentra presión hidrostática sobre toda la superficie del cuerpo, mientras que excede los parámetros normales de su cuerpo. Aunque es posible que el cuerpo del buzo no esté en contacto directo con el agua debido al traje de goma, el cuerpo del buzo está sujeto a la misma presión que afecta al cuerpo del nadador, ya que el aire del traje debe comprimirse para tener en cuenta los factores ambientales. Debido a esto, incluso el aire respirable suministrado a través de la manguera debe bombearse, teniendo en cuenta la presión del agua a la profundidad prevista. El mismo indicador debe ser para el aire entregado desde los cilindros a la máscara del buzo. Por lo tanto, los buzos tienen que respirar aire con tasas inusuales.
Una campana de buceo o un cajón tampoco ayudarán contra la presión, ya que el aire que contiene debe comprimirse para que no caiga debajo de la campana, es decir, aumentarlo a indicadores ambientales. Por ello, con una inmersión gradual, se produce un bombeo constante de aire con la expectativa de presión de agua a la profundidad alcanzada.
Las tarifas altas tienen un efecto negativo en el bienestar y la salud de una persona, por lo que existe un cierto límite en el que las personas pueden trabajar sin dañar la salud. Por lo general, cuando se bucea con traje de buceo, se alcanzan los 40 metros, lo que corresponde a 4 atmósferas. Un buzo puede descender a grandes profundidades solo con un traje espacial rígido, que soportará la presión del agua. Puede bucear con seguridad hasta 200 metros.
Impacto en la salud humana
Cuando permanece bajo el agua durante mucho tiempo a alta presión, una cantidad considerable de aire se disolverá en la sangre y otros fluidos corporales. Si hay un ascenso rápido del buzo a la superficie, el aire disuelto comenzará a liberarse de la sangre en forma de burbujas. La liberación repentina de burbujas puede provocar un dolor intenso en todo el cuerpo y provocar la enfermedad por descompresión. Por lo tanto, puede tomar mucho tiempo (varias horas) para que el gas disuelto se libere gradualmente y sin burbujas para levantar a un buzo que ha trabajado a grandes profundidades durante mucho tiempo.
La presión del mar y los animales marinos
Aunque anteriormente se indicaron los enormes valores de presión en el fondo del mar, para los animales marinos estos no son indicadores tan significativos. Los residentes locales pueden soportar fácilmente y con calma las grandes fluctuaciones de este indicador durante el día. Sin embargo, algunos de estos animales no toleran muy bien un cambio brusco de presión. Por ejemplo, la lubina se hincha cuando se lleva a tierra, especialmente si se saca del agua muy rápidamente.
La presión atmosférica bajo el agua es bastante fácil de calcular. Basta recordar que por cada 10 metros hay 1 atmósfera. Sin embargo, a mayor profundidad entran en juego otros indicadores, como la compresión y la densidad del agua. En este sentido, será necesario realizar el cálculo teniendo en cuenta estos valores.
