100斤铁球能在马里亚纳海沟“存活”吗?不会被压强压成饼吗?
首先要明确一点,压扁是不会的,因为在球体周围均匀受力的情况下不会扁,只会有可能被极高的压力压缩小一点,但以马里亚纳海沟底部的压力,按最深处大约1100个大气压计,铁球的尺寸并不会有明显的改变!为什么铁如此能抗压呢?
一、铁的抗压强度和压扁有关系吗?
一般铸铁的抗压强度数据为200MPa,大约相当于每平方厘米上承受2000千克压力,即相当于20千米水下的压力,但这抗压强度并非压扁的强度,而是结构损坏破裂的数据!
材料的抗压强度表示外力施加的极限,但请注意了,有一个要求:无侧束的状态下的抗压极限,超过这个数值材料将出现破损碎裂以及屈服变形等!
无侧束状态指的是材料周围没有保护,即提供了材料形变的与屈服的空间!
但铁球在马里亚纳海沟底部并不具备这个条件,因为压力来自四面八方,全方位无死角,因此从这一点来看,即使到达20千米深的海底,也一样无法将这个铁球压扁!
二、要多深的位置才能让这个球体明显变形呢?
并不是固体材料在高压下不会变形,固体的原子间几乎就没有间隙,因此很难被压缩,但并非不能压缩,在高压下缺陷和原子之间的间隙会被弥补,紧接着就会进入电子之间斥力对抗的距离,因为原子外层电子都带负电荷!但极高的压力仍然会使克服它们之间的斥力,距离越来越近,一直到白矮星标准的原子核周围,达到电子简并力的极限抗压状态,当然地球上即使在地核也达不到这个要求:
地球核心物质密度:107克/立方厘米
太阳核心物质密度:150克/立方厘米
地表物质的铁密度大约为7.8克/立方厘米,那么在地核处这个铁球直径将缩小成现在的1/2.4,这看起来就是明显缩小了,但这是在6370KM的地核深处!
或者可以这样简单计算,假如按1/10的比例能明显感觉大小变化的话,大约需要637KM的深度,当然地球上根本就找不出这样的地方,毕竟就是科拉超深孔也不过是12262M而已,距离637KM还有625KM的距离!
但即使在地核处也不能压扁这个铁球,它依然是一个球,只是变得小了一些!当然另一个可能会被压扁,比如这个材料是中空的,而此处的水压达到了这种结构抗压强度的极限,那么非均匀性变形将会随时发生,因为没有一个结构的受力是完全均衡的,因此某处突然性变形开始会导致整个结构崩溃!
上图夏季高温期间罐体受到雨淋,内部降温罐体收缩,这就是大气压的威力,并不一定要到马里亚纳海沟底部,一个大气压照样可以哦,只是有一定的条件而已!