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玻璃漂流瓶为啥能漂浮在水中,如果不被撞碎能够永远漂流下去吗?

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-22  来源:来自互联网  作者:来自互联网  浏览次数:617
导读

水的密度在一个标准大气压下,4℃时为1g/cm³,因此一般把水的相对密度,也就是比重定为1,其他物质比重都是以水的倍数来衡量。 也就是说这个瓶子是由1746cm³的玻璃和6107cm³的空气组成…

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漂流瓶中世纪人们曾经使用过的一种交流手段,但这种交流成功的概率很小。

漂流瓶是将重要信息放入一个玻璃瓶里,将瓶口密封,让这个玻璃瓶再水中漂浮,希望能够被人们看到。

也有人用这种方式许愿,希望大海之神或者某个人看到。在那时的航海中,在海上离家很久的水手们如果捞取到一个漂流瓶,那种惊喜、神秘、期待的心情难以描述。

这绝不是传说,2018年3月,澳大利亚一位居民在沙滩散步时,就发现了一个具有130年历史的漂流瓶,这是人类捡到最古老的漂流瓶,经研究属于德国海军在19世纪下半页为研究洋流而投入海中的。

那么问题来了,在没有任何外力破坏,也就是不被风浪礁石撞碎,漂流瓶会不会永久的漂流下去呢?

为什么玻璃的漂流瓶能够飘在海上呢?

我们现在先从物质的密度来探讨吧。

我们世界的密度一般来说是气体密度最小,液体密度相对要大一些,固态物质密度更大。当然也有例外,就是有些固态物质比液态物质密度要小,比如软木和干树木等。

水的密度在一个标准大气压下,4℃时为1g/cm³,因此一般把水的相对密度,也就是比重定为1,其他物质比重都是以水的倍数来衡量。

水的密度有个奇怪的性质,4℃时密度最大,温度比4℃高或低,密度都更小。如0℃时为0.999867,15℃时为0.999126,100℃时为0.958375。

空气密度在1个标准大气压状态下,温度0℃时为1.293kg/m³,也就是0.001293g/cm³,因此比重就是0.001293。

空气随着温度升高密度变小,不同温度下的密度计算公式,以标准密度1.293为基点,乘以0℃时对应的绝对温度与实际绝对温度之比。

即1.293x(273.15/实际绝对温度),比如在20℃时,对应的绝对温度为293.15度,空气密度为:1.293x(273.15/293.15)≈1.205kg/m³

玻璃的比重约为2.5,也就是1立方厘米为2.5克。

一个基本常识就是密度越小的东西单位体积越轻,密度越大的东西单位体积越重。

因此水比空气重,所以空气就会浮在水面上,而玻璃比水重了一倍多,当然就无法浮在水面上,如果一块碎玻璃,一丢进水里就沉入水底了。

那比水密度大一倍半的玻璃瓶是怎么飘在水面上的呢?

这是因为玻璃做成了瓶子,里面装上了空气,总体积平均密度就比水密度小了,自然就会浮在水面了。

我们简单计算一下一个玻璃瓶子的密度就知道了。

如果一个玻璃瓶子大小为10厘米直径,高25厘米,为了计算方便,我们忽略瓶颈部分,以一个密封的圆柱体来说明。

圆柱体体积计算公式为:V=πr²h=sh

也就是圆柱体体积V等于底面积s乘以高h。

计算得:

3.14159x10²x25=7853.975cm³。

取值7854cm³,瓶子的总体积为7854立方厘米。

如果这个瓶子玻璃厚0.5cm,这个瓶子内容积为:

3.14159x9²x24=6107.25cm³,取值6107cm³。

瓶子里装满了空气,因此这个瓶子里的空气体积为6107立方厘米。

由此得出这个瓶子的玻璃体积为:

7853-6107=1746cm³

也就是说这个瓶子是由1746cm³的玻璃和6107cm³的空气组成,我们来计算一下这个密封的瓶子平均密度有多大。

我们已经知道了玻璃的密度为2.5,空气的密度为0.001293,水的密度为1。

瓶子平均比重为:

(1746x2.5+6107x0.001293)/7854=(4365+7.9)/7854≈0.56

也就是这个瓶子总的平均密度为每立方厘米0.56克,比水密度小44%,当然就会浮在水面上了。

这样即便在瓶子里装上点书信之类的东西也还能够漂浮,漂流瓶就是这样弄成的。

如果这个玻璃瓶再做厚一些,或者里面装的东西多一些,就很难说了。

钢铁的舰船能够浮在水面上也是这个道理。

那么玻璃的漂流瓶能够永远漂浮在海上吗?

从常识来说,这是不可能的。因为海上有风浪有波涛有礁石,撞碎的概率很大。

那么如果假设没有这些外力作用呢?

也不可能永远漂浮在水面上,因为影响漂浮的因素还有很多。比如封口处由于年代久远腐蚀破损了,漏气进水了。这个需要多久,谁也说不准,因为不同的条件有不同的时间。

许多人对外力的理解比较狭隘,以为只有碰撞等这些突发事件才是外力。其实外力并不一定就是我们能够看到破坏力,这个世界上已知存在四种基本力,这个世界的一切事物每时每刻都受着这四种基本力的约束。

漂流瓶也一样。它飘在水里这本身就是浮力作用,不可能不受外力,风雨雷电、水的波动、腐蚀变化,甚至玻璃瓶也在缓慢的变化,这些都是力的作用。

这些主要都属于电磁作用力。

因此,严格意义上来说,不管有没有风浪礁石破坏,漂流瓶都不可能永远飘在大海中。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

 
 
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