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  • 1 # 力學Nerd王小胖

    1、萬米深海環境引數

    地球上,海洋的平均深度是3700m,能夠達到萬米深度的海洋並不多,最深的就是著名的馬裡亞納海溝,比較近的測量記錄是11040.41m

    在萬米深度的環境下,不僅僅陽光無法到底,壓力也由於水壓的存在而變得非常巨大。根據流體力學的水壓計算公式,可以得到萬米水深出的水壓約為100MPa。這個水壓人體肯定是無法承受的,有些金屬實體是可以承受的。其實,100MPa,對常見的金屬來說是小意思。

    2、雞蛋的力學模型

    蛋殼不是金屬,它的承受能力肯定遠不如金屬。那麼它是否能夠承受住100MPa的靜水壓力呢?我找了些資料,江蘇大學有人做過雞蛋方面的研究,他們做了靜力試驗,得到下圖的曲線。所以,雞蛋的最大力在50N一以下。不過,這位同學顯然不是搞力學的,沒把關鍵的應力應變曲線繪出來(只有力的單位是N,應力的單位是Pa)。

    根據其文中試驗的描述,他就是用壓頭壓雞蛋,然後記錄下這個力。在雞蛋的腹部,如下圖。黃圈的面積為A,從而可以計算出雞蛋的極限受壓應力為1.14MPa。我們假設雞蛋腹部半徑2cm,厚度0.35mm。這是保守估計,因為壓頭附近才是破壞的危險位置,且蛋內有蛋液。所以,取一個1.5的係數,蛋殼的極限壓應力約為0.76MPa。

    結果如下,最大應力為393MPa,遠超雞蛋的極限應力。這個應力值,甚至已經超過了常見金屬的承受能力。

    4、模型的缺點

    上面的計算模型有一個很明顯的缺點:蛋殼的密封性。上面的計算,假設蛋殼是密封的,海水不會侵蝕到蛋殼內部。這樣才會形成內外巨大的壓差,從而壓潰雞蛋。實際的雞蛋怎麼可能是密封的呢。蛋殼的結構是個生物結構,從微觀來看,存在著大量的空隙。生物結構由於透氣性的要求,顯然是不可能密封的。

    所以,雞蛋在萬米水深處,水會滲透進雞蛋內部,這樣情況下,內外壓差就小的多了。如果時間足夠長,內外壓將會完全一樣,都是100MPa。此時的蛋殼承受極限應力也不能用宏觀的1MPa的值來表徵。此時,蛋殼的主應力為100MPa。這個應力是否超過蛋殼的微觀能力未知。

    5、總結

    雞蛋處於萬米水深下,收到100MPa的水壓,會將雞蛋壓碎。但是,如果雞蛋降落的過程非常緩慢,那麼海水將會滲透進雞蛋,此時雞蛋是否被壓碎需要從蛋殼分子的結合能角度來分析。

  • 2 # 吳記老五福

    怎麼放?自然垂降?下不到萬米就被魚吃了,即使下到萬米你也沒辦法觀察,潛水器?目前為止還沒有能在萬米海底活動的潛水器,所以你這是個偽命題,袁教授說的,讓你吃的太飽了!

  • 3 # 來看世界呀

    雞蛋很脆弱,但是雞蛋又非常堅固,如果讓其較為緩慢地沉入萬米深海,雞蛋可能一點事都沒有,如果直接放在萬米深海中,雞蛋的結局是被壓碎,而且最好是放一段時間的雞蛋。

    能不能抵抗深海的壓力,主要有兩種方式,其一是硬抗,目前的潛水艇都是這樣的,其二則是反過來利用海水,如果一個物體充滿空隙,海水能夠很自然地滲入,那結果就變成了海水的壓力與物體的組成物質在分子層面的對抗,物體抗水體壓力的耐性就更強。海水壓力隨著深度逐漸增加,萬米深海中的壓力已經超過了絕大多數潛水艇的承受能力,主要是因為潛艇內部是空的,而且要載人,只能靠自身材料和設計的堅固來硬抗。所以那些深海載人潛具一般十來公分厚的特種鋼製作的球體,視窗用有機玻璃做成倒梯形的構造,底大的一面朝外,外部再加一個殼子,裝上動力等裝置,殼子因為比較薄,水壓在殼子兩側的壓力差較小,受海水壓力的威脅很小。但是雞蛋卻不需要,雞蛋的構造可以讓水壓分散抵消。

    雞蛋的外殼是充滿孔洞的,這些孔洞主要是為了胚胎髮育過程中供氧。而剛下的雞蛋外殼上的孔洞會被一些膠狀蛋白封住,目的是防止細菌過早地侵入,在母雞孵化的過程中,這些膠狀物質因為不斷地摩擦而逐漸丟失,就會暴露出這些小孔,使蛋殼成為即透水又透氣的構造,雞蛋內部還有內外兩層卵殼膜,同樣是透氣的,但不透水,不過雞蛋的主要成分是水和蛋白等物質構成,蛋清蛋黃呈液態,如果拿一顆已經放置了一段時間的雞蛋,外殼透水海水會自由擴散進入蛋殼內部,遇到同樣是液態的雞蛋內部構造,液態物質本身含水量很高,而且可以自由地變換形狀,在海水的做作用下就會形成一個接近球形的構造,各方向上基本沒有壓力差則力互相抵消,雞蛋儲存完好。

    如果是剛下的雞蛋就不行了,雞蛋內部有一小塊氣室,作用是在雞胚胎髮育的初期給胚胎供應氧氣,而蛋殼上的孔洞也被膠狀物質堵塞,雞蛋的外形是橢球體,直接放入深海中會因為各向壓力不同而被壓碎。深海魚也有和雞蛋相似的構造,它們的身體是高含水的,肌肉組織柔軟,體內缺少空腔,利用水來抵抗水的壓力,細胞的作用只是使生物保持一定的形態,而

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