Suolaveden kelluvuus vs makea vesi sukellukseen

2024 Kirjoittaja: Cyrus Reynolds | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-02-07 21:50

Esine kelluu suolaisessa vedessä enemmän kuin makeassa vedessä, mutta miksi? Esineen kelluvuus määräytyy kahdella voimalla:

• Alaspäin suuntautuva voima: yhtä suuri kuin kohteen paino
• Ylöspäin suuntautuva voima: yhtä suuri kuin kohteen syrjäyttämän veden paino (tämä tunnetaan Archimedesin periaatteena)

Ylös- ja alaspäin nousevat voimat toimivat toistensa vastakohtana. Näiden voimien seurauksena esine joko kelluu, uppoaa tai jää roikkumaan veteen. Kohteen kelluvuutta voidaan kuvata jollakin kolmesta tavasta:

• Negatiivisesti kelluva: Esineen paino on suurempi kuin sen syrjäyttämän veden paino. Kohde uppoaa.
• Positiivisesti kelluva: Esineen paino on pienempi kuin sen syrjäyttämän veden paino. Objekti kelluu.
• Neutraali kelluva: Esineen paino on täsmälleen sama kuin sen syrjäyttämän veden paino. Kohde pysyy riippuvana veden keskellä eikä kellu eikä uppoa.

Suolavesi painaa enemmän kuin makea vesi

Kuutiojalka suolaista vettä painaa (keskimäärin) 64,1 naulaa, kun taas kuutiojalka makeaa vettä painaa vain 62,4 naulaa. Syy siihenPainoero on se, että suolaveteen on liuennut suolaa.

Suolan liuottaminen veteen lisää veden tiheyttä tai massaa tilavuusyksikköä kohti. Kun suolaa lisätään veteen, se reagoi vesimolekyylien kanssa muodostaen polaarisen sidoksen veden kanssa, mikä järjestää suola- ja vesimolekyylit uudelleen epätavallisella vaikutuksella:

Kutiotuuma suolaa lisättynä määrään vettä ei lisää veden määrää kuutiometrillä. Yksinkertainen selitys on, että vesimolekyylit pakkaavat itsensä tiukasti suolamolekyylien ympärille puristaen lähemmäs toisiaan kuin silloin, kun suolaa ei ole läsnä. Kun kuutiotuuma suolaa lisätään vesimäärään, veden tilavuus kasvaa alle kuutiometrillä.

Kuutiojallassa suolavettä on enemmän molekyylejä kuin kuutiojalkassa makeaa vettä ja siksi se painaa enemmän.

Muista, että Archimedesin periaate sanoo, että upotettuun esineeseen kohdistuva ylöspäin suuntautuva voima on yhtä suuri kuin sen syrjäyttämän veden paino. Suolavesi painaa enemmän kuin makea vesi, joten se kohdistaa suuremman voiman upotettuun esineeseen. Esine, joka syrjäyttää kuutiojalan makeaa vettä, kokee 62,4 naulaa ylöspäin suuntautuvan voiman, kun taas sama kohde suolaisessa vedessä kokee 64,1 naulaa ylöspäin.

Vaihto makean ja suolaisen veden välillä

Tässä vaiheessa on mahdollista tehdä yleisiä ennusteita kohteen (tai sukeltajan) kelluvuudesta, kun se siirretään makeasta vedestä suolaveteen ja päinvastoin. Harkitse seuraavia tapauksia:

• Esi, joka kelluu neutraalistimakea vesi kelluu, kun se asetetaan suolaveteen. Makeassa vedessä esineen paino on täsmälleen sama kuin sen veden paino, jonka se syrjäyttää, ja kohteeseen kohdistuvat alas- ja ylöspäin kohdistuvat voimat ovat yhtä suuret. Kun esine siirretään suolaveteen, sen syrjäyttämän veden paino kasvaa ja ylöspäin suuntautuva voima on suurempi kuin alaspäin suuntautuva voima. Kohde kelluu positiivisesti suolaisessa vedessä.
• Suolaisessa vedessä neutraalisti kelluva esine uppoaa, kun se asetetaan makeaan veteen. Suolaisessa vedessä esineen paino on täsmälleen yhtä suuri kuin veden paino että se siirtyy, ja kohteeseen kohdistuvat ylöspäin ja alaspäin kohdistuvat voimat ovat yhtä suuret. Kun esine siirretään makeaan veteen, sen syrjäyttämän veden paino pienenee ja esineeseen kohdistuva alaspäin suuntautuva voima on suurempi kuin ylöspäin suuntautuva voima. Esine kelluu negatiivisesti makeassa vedessä.
• Esine, joka kelluu negatiivisesti tai positiivisesti suolaisessa vedessä, tulee negatiivisesti kelluvammaksi, kun se asetetaan makeaan veteen – mutta emme voi ennustaa, uppoaako se vai kelluuko se ilman lisätietoja. Esine kokee heikomman ylöspäin suuntautuvan voiman makeassa vedessä kuin suolaisessa vedessä, ja se on vähemmän kelluva makeassa vedessä. Sen määrittämiseksi, uppoaako vai kelluuko esine, on kuitenkin tiedettävä kohteen tarkka paino ja sen syrjäyttämän veden tarkka paino.
• Esi, joka kelluu negatiivisesti tai positiivisesti makeassa vedessä, tulee positiivisemmin kelluvammaksi, kun se asetetaan suolaveteen - mutta emme voi ennustaa, onko seuppoaa tai kelluu ilman lisätietoja. Esine kokee voimakkaamman ylöspäin suuntautuvan voiman suolaisessa vedessä kuin makeassa vedessä, ja se on kelluvampi suolaisessa vedessä. Sen määrittämiseksi, uppoaako vai kelluuko esine, on kuitenkin tiedettävä kohteen tarkka paino ja sen syrjäyttämän veden tarkka paino.

Sukeltajan punnitseminen

On selvää, että sukeltaja on positiivisemmin kelluvampi suolaisessa vedessä kuin makeassa vedessä, ja hänen on säädettävä painonsa vastaavasti. Sukeltajan on kannettava enemmän painoa suolaisessa vedessä kuin makeassa vedessä. Sukeltajan kantama paino riippuu useista tekijöistä, mukaan lukien hänen ruumiinmassastaan, altistumissuojastaan, hänen mukanaan olevan säiliön tyypistä ja sukellusvarusteista.

Sukeltajan painovyö on vain pieni prosentti hänen kokonaispainostaan; hänen ruumiinpainonsa, tankkinsa ja sukellusvarusteensa vaikuttavat myös hänen painoinsa ja hänen kehoonsa kohdistuvaan alaspäin vaikuttavaan voimaan. Sukeltajat vaihtavat usein märkäpukua (tai kuivapukua) ja muita varusteita vaihtaessaan sukelluspaikkoja, ja sukeltajaan kohdistuva ylöspäin suuntautuva voima voi vaihdella näiden tekijöiden sekä vesityypin mukaan.

Yksittäisen sukeltajan painonmuutosta on mahdotonta ennustaa tietämättä hänen vedensiirtymää, kokonaispainoa ja sen veden suolapitoisuutta, johon hän sukeltaa. Helpoin tapa sukeltajalle määrittää oikea painotus on Suorita kelluvuustesti aina vaihtaessaan makean ja suolaisen veden välillä ja aina kun hän vaihtaa osan sukellusvarusteistaan. Kuitenkin annettuettä kaikki tekijät pysyvät samoina vesityyppiä lukuun ottamatta, sukeltaja saattaa joutua lähes kaksinkertaistamaan painonsa siirtyessään makeasta vedestä suolaveteen tai puolittamaan painonsa vaihtaessaan suolaista makeaan veteen.

Lisätietoja

Asioista monimutkaisempia, suolaisen veden suolapitoisuus vaihtelee eri puolilla maailmaa. Jotkut vesistöt voivat olla suolaisempia kuin toiset. Tietenkin sukeltaja on positiivisempi kelluva suolaisemmassa vedessä. Kuutiojalan keskimääräinen paino suolavettä on 64,1 naulaa, mutta Kuolleellamerellä kuutiojalka vettä painaa noin 77,3 naulaa! Sukeltaja olisi huomattavasti kelluvampi Kuolleellamerellä.

Lämpötila vaikuttaa myös veden tiheyteen. Kylmä vesi on tiheämpää kuin lämmin vesi. Vesi saavuttaa maksimitiheytensä noin 39,2 °F:ssa, ja erittäin kylmään veteen usk altautunut sukeltaja saattaa huomata, että hän on hieman negatiivisemmin kelluvampi kuin lämpimämmässä vedessä.

Monet sukelluspaikat edellyttävät sukeltajaa liikkumaan eri lämpötilojen (termokliinien) tai eri suolapitoisten kerrosten (halokliinien) läpi. Näiden kerrosten välillä liikkuva sukeltaja huomaa muutoksia kelluvuudessaan.

Esteet (kuten sukeltajat) ovat kelluvampia suolaisessa vedessä kuin makeassa vedessä. Sukeltajan kelluvuuden ennustaminen edellyttää hänen kokonaispainonsa, varusteet mukaan lukien, sekä hänen syrjäyttämän veden painon tuntemista. On paljon helpompaa suorittaa kelluvuustarkistus ennen sukellusta kuin yrittää matemaattisesti määrittää painomäärä, joka sukeltajan tulee kantaa. Lisäksi alumiinisäiliöitä käyttävien sukeltajien on punnittava itseään kompensoidakseensäiliön kelluvuuden muutos sukelluksen aikana; alumiinisäiliön kelluvuus paranee, kun se tyhjennetään.