Решение: Подводные аппараты и давление
Статья к заданиюИсследование морских глубин
При исследовании больших глубин используют такие подводные аппараты, как батискафы и батисферы.
Батисфера представляет собой глубоководный аппарат в форме шара, который на стальном тросе опускают в воду с борта корабля.
Несколько прототипов современных батисфер появились в Европе в XVI–XIX вв. Одним из них является водолазный колокол, конструкцию которого предложил английский астроном Эдмонд Галлей (см. рисунок).
В деревянном колоколе, открытом у основания, размещалось до пяти человек, частично погружённых в воду. Воздух они получали из двух поочерёдно опускаемых с поверхности бочонков, откуда воздух поступал в колокол по кожаному рукаву. Надев кожаный шлем, водолаз мог проводить наблюдения и за пределами колокола, получая из него воздух через дополнительный шланг. Отработанный воздух выпускался через кран, находящийся в верхней части колокола.
Главный недостаток колокола Галлея заключается в том, что его нельзя использовать на большой глубине. По мере погружения колокола плотность воздуха в нём увеличивается настолько, что им становится невозможно дышать. Более того, при длительном пребывании водолаза в зоне повышенного давления происходит насыщение крови и тканей организма газами воздуха, главным образом азотом. При резком выходе из зоны повышенного давления азот выделяется в виде пузырьков газа, что может привести к так называемой кессонной болезни.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Используя приведённый материал, выберите все верные утверждения о водолазном колоколе, батисфере, атмосферном давлении и растворимости газов.
Решение по шагам
5 шаговПри погружении давление окружающей воды увеличивается. Воздух в открытом снизу колоколе сжимается, поэтому давление воздуха внутри колокола также увеличивается.
$$p = p_0 + \rho g h$$Сжатие воздуха приводит к увеличению его плотности, поэтому утверждение 2 неверно.
Батисфера опускается в воду на стальном тросе с борта корабля, поэтому она не является самоуправляемым аппаратом.
При повышении давления растворимость газов в жидкости увеличивается. Поэтому растворимость азота в крови возрастает.
Водолазы в колоколе Галлея находятся под повышенным давлением воздуха, связанного с давлением воды на глубине. Следовательно, от высокого внешнего давления они не защищены.
Верные утверждения: 1, 4, 5.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что при сжатии плотность воздуха уменьшается.
Путать батисферу с самоуправляемым подводным аппаратом.
Считать, что водолазный колокол полностью защищает человека от повышенного давления.