Решение: Почему повреждались глубоководные животные
Статья к заданиюИсследование морских глубин с помощью батискафов
Первый батискаф был создан швейцарским учёным Огюстом Пикаром в 1948 г. Батискаф – это самоуправляемый аппарат, состоящий из прочного шара (гондолы) для размещения экипажа и аппаратуры, баллона (поплавка), наполненного бензином, и бункера с балластом (см. рисунок). В качестве балласта используется стальная дробь.
Цистерны водяного балласта
Шахта для посадки экипажа
Отсеки, заполненные бензином
Отсеки, заполненные бензином
Бункеры с дробью
Гондола
Поплавок играет такую же роль, как и спасательный круг для тонущего человека или баллон с гелием у дирижабля (аэростата). В отсеках поплавка находится вещество, плотность которого меньше плотности воды. На батискафах середины XX в. использовался бензин, имеющий плотность около 700 кг/м³. Бензин отделён от воды эластичной перегородкой, позволяющей бензину сжиматься. По наблюдениям, проведённым при погружении батискафа «Триест» в 1960 г. на дно Марианской впадины, на глубине 10 км объём бензина в поплавке уменьшился на 30%.
На поверхности батискаф удерживается за счёт отсеков, заполненных бензином, а также благодаря тому, что цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполнены воздухом. После того как цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполняются водой, начинается погружение. Эти объёмы сохраняют постоянное сообщение с забортным пространством для выравнивания гидростатического давления во избежание деформации корпуса. Если батискаф попадает в плотные слои воды и «зависает», выпускается часть бензина из компенсирующего отсека, и погружение возобновляется. После проведения научных экспериментов экипаж сбрасывает балласт (стальную дробь), начинается подъём.
Исследования морских глубин показали, что на дне океана обитают миллионы видов живых существ, хотя уже на глубине 180 м царствует мрак.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Опираясь на материал о погружении батискафа, объясните, почему до второй половины XX века глубоководные животные попадали к исследователям сильно искалеченными.
Решение по шагам
3 шагаНа большой глубине на животное действует значительное гидростатическое давление воды, которое увеличивается с глубиной.
$$p = \rho gh$$Организм глубоководных животных приспособлен к жизни при таком высоком внешнем давлении. При быстром подъёме к поверхности давление воды резко уменьшается.
Из-за перепада давлений тело животного деформируется; газы в его внутренних полостях расширяются. Поэтому ткани и органы повреждаются, и животное попадает к исследователям искалеченным.
Глубоководные животные жили при очень большом давлении воды, возрастающем с глубиной. При быстром подъёме внешнее давление резко уменьшалось, поэтому тело животного деформировалось, а газы во внутренних полостях расширялись. Это приводило к повреждению тканей и органов.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указание только на высокое давление на глубине без объяснения повреждений при подъёме.
Ошибочное утверждение, что давление увеличивается при подъёме к поверхности.
Отсутствие связи между уменьшением внешнего давления и расширением газов в организме.