世界上最深的海沟海水是不是液态的?会不会出现高温高压的现象?

2022-07-05  9

我们都知道,一般来说,水有液态、固态和气态三种形态,水的形态不是一成不变的,而是在一定的温度和压力条件下会相互发生变化。人们把水从一种状态变成另一种状态的过程称为水的相变。

题目的意思是想知道马尔贾拉海沟最深处的水压和水温是多少,在这样的压力环境下水是否会超临界。现在,让我们来简单看看世界上最深的海沟,它位于北太平洋西部。

如前所述,马里亚纳海沟最深处位于菲查兹深海区,海拔-11034米。如果把海拔高达8848米的珠穆朗玛峰搬到这里,基本上离海平面2186米左右。

根据水压公式(P=ρgh,深海海水密度为1070 kg/m),海沟最深处的压力可计算为P = 1070 * 9.8 * 11034 = 115702524 Pa/m2,约相当于1142个标准大气压。

虽然水是世界上最柔软的物质之一,但它的密度相对较大。根据科学实验,水的密度在4摄氏度时最高,当对封闭容器中的水施加压力时,水的沸点会升高。当水处于高温高压(t=374.3℃,p=22.05MPa以上)时,水的液体密度与水蒸气的液体密度相同,此时水将达到超临界。

但海洋不是一个封闭的容器,在各个海域,甚至在垂直深度,密度和热量无时无刻不在交换,形成海水密度流和海水热传导,即高密度的海水会流向低密度的海水,高温区的海水会传导到低温区。

所以可以肯定的是,即使深海海底存在高达数千个标准大气压的压力,海底的水相并没有发生变化,仍然是液态水。而且阳光中的红色、橙色等长波长射线不断被海水和海洋生物吸收,海洋中大约4000 ~ 6000米深度以下的区域是黑暗地带,可以说是一个极其黑暗的世界。

事实上,早在2012年3月,加拿大电影导演詹姆斯·卡梅隆就驾驶他的潜艇“深海挑战者号”成功下潜至距离海面10898.43米的深度,他成为征服马里亚纳海沟的第一人。根据他此行的记录,这里总是一片漆黑,气温只有几摄氏度。

马里亚纳海沟是太平洋板块和亚欧板块碰撞形成的。因此,该地区海沟底部有许多火山和熔岩活动。每当有火山活动时,这一带海底的水温就比较高,最高时达到近400度。而且由于火山喷发带出的丰富营养,也为白盲虾等深海生物提供了食物。

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