100斤鐵球能在馬里亞納海溝“存活”嗎?不會被壓強(qiáng)壓成餅嗎? 首先要明確一點,壓扁是不會的,因為在球體周圍均勻受力的情況下不會扁,只會有可能被極高的壓力壓縮小一點,但以馬里亞納海溝底部的壓力,按最深處大約1100個大氣壓計,鐵球的尺寸并不會有明顯的改變!為什么鐵如此能抗壓呢? 一、鐵的抗壓強(qiáng)度和壓扁有關(guān)系嗎? 一般鑄鐵的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)為200MPa,大約相當(dāng)于每平方厘米上承受2000千克壓力,即相當(dāng)于20千米水下的壓力,但這抗壓強(qiáng)度并非壓扁的強(qiáng)度,而是結(jié)構(gòu)損壞破裂的數(shù)據(jù)! 材料的抗壓強(qiáng)度表示外力施加的極限,但請注意了,有一個要求:無側(cè)束的狀態(tài)下的抗壓極限,超過這個數(shù)值材料將出現(xiàn)破損碎裂以及屈服變形等! 無側(cè)束狀態(tài)指的是材料周圍沒有保護(hù),即提供了材料形變的與屈服的空間! 但鐵球在馬里亞納海溝底部并不具備這個條件,因為壓力來自四面八方,全方位無死角,因此從這一點來看,即使到達(dá)20千米深的海底,也一樣無法將這個鐵球壓扁! 二、要多深的位置才能讓這個球體明顯變形呢? 并不是固體材料在高壓下不會變形,固體的原子間幾乎就沒有間隙,因此很難被壓縮,但并非不能壓縮,在高壓下缺陷和原子之間的間隙會被彌補(bǔ),緊接著就會進(jìn)入電子之間斥力對抗的距離,因為原子外層電子都帶負(fù)電荷!但極高的壓力仍然會使克服它們之間的斥力,距離越來越近,一直到白矮星標(biāo)準(zhǔn)的原子核周圍,達(dá)到電子簡并力的極限抗壓狀態(tài),當(dāng)然地球上即使在地核也達(dá)不到這個要求: 地球核心物質(zhì)密度:107克/立方厘米 太陽核心物質(zhì)密度:150克/立方厘米 地表物質(zhì)的鐵密度大約為7.8克/立方厘米,那么在地核處這個鐵球直徑將縮小成現(xiàn)在的1/2.4,這看起來就是明顯縮小了,但這是在6370KM的地核深處! 或者可以這樣簡單計算,假如按1/10的比例能明顯感覺大小變化的話,大約需要637KM的深度,當(dāng)然地球上根本就找不出這樣的地方,畢竟就是科拉超深孔也不過是12262M而已,距離637KM還有625KM的距離! 但即使在地核處也不能壓扁這個鐵球,它依然是一個球,只是變得小了一些!當(dāng)然另一個可能會被壓扁,比如這個材料是中空的,而此處的水壓達(dá)到了這種結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度的極限,那么非均勻性變形將會隨時發(fā)生,因為沒有一個結(jié)構(gòu)的受力是完全均衡的,因此某處突然性變形開始會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)崩潰! 上圖夏季高溫期間罐體受到雨淋,內(nèi)部降溫罐體收縮,這就是大氣壓的威力,并不一定要到馬里亞納海溝底部,一個大氣壓照樣可以哦,只是有一定的條件而已! |
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