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漂流瓶中世紀人們曾經使用過的一種交流手段,但這種交流成功的概率很小。
漂流瓶是將重要信息放入一個玻璃瓶里,將瓶口密封,讓這個玻璃瓶再水中漂浮,希望能夠被人們看到。
也有人用這種方式許愿,希望大海之神或者某個人看到。在那時的航海中,在海上離家很久的水手們如果撈取到一個漂流瓶,那種驚喜、神秘、期待的心情難以描述。
這絕不是傳說,2018年3月,澳大利亞一位居民在沙灘散步時,就發現了一個具有130年歷史的漂流瓶,這是人類撿到最古老的漂流瓶,經研究屬于德國海軍在19世紀下半頁為研究洋流而投入海中的。
那么問題來了,在沒有任何外力破壞,也就是不被風浪礁石撞碎,漂流瓶會不會永久的漂流下去呢?
為什么玻璃的漂流瓶能夠飄在海上呢?
我們現在先從物質的密度來探討吧。
我們世界的密度一般來說是氣體密度最小,液體密度相對要大一些,固態物質密度更大。當然也有例外,就是有些固態物質比液態物質密度要小,比如軟木和干樹木等。
水的密度在一個標準大氣壓下,4℃時為1g/cm3,因此一般把水的相對密度,也就是比重定為1,其他物質比重都是以水的倍數來衡量。
水的密度有個奇怪的性質,4℃時密度最大,溫度比4℃高或低,密度都更小。如0℃時為0.999867,15℃時為0.999126,100℃時為0.958375。
空氣密度在1個標準大氣壓狀態下,溫度0℃時為1.293kg/m3,也就是0.001293g/cm3,因此比重就是0.001293。
空氣隨著溫度升高密度變小,不同溫度下的密度計算公式,以標準密度1.293為基點,乘以0℃時對應的絕對溫度與實際絕對溫度之比。
即1.293x(273.15/實際絕對溫度),比如在20℃時,對應的絕對溫度為293.15度,空氣密度為:1.293x(273.15/293.15)≈1.205kg/m3
玻璃的比重約為2.5,也就是1立方厘米為2.5克。
一個基本常識就是密度越小的東西單位體積越輕,密度越大的東西單位體積越重。
因此水比空氣重,所以空氣就會浮在水面上,而玻璃比水重了一倍多,當然就無法浮在水面上,如果一塊碎玻璃,一丟進水里就沉入水底了。
那比水密度大一倍半的玻璃瓶是怎么飄在水面上的呢?
這是因為玻璃做成了瓶子,里面裝上了空氣,總體積平均密度就比水密度小了,自然就會浮在水面了。
我們簡單計算一下一個玻璃瓶子的密度就知道了。
如果一個玻璃瓶子大小為10厘米直徑,高25厘米,為了計算方便,我們忽略瓶頸部分,以一個密封的圓柱體來說明。
圓柱體體積計算公式為:V=πr2h=sh
也就是圓柱體體積V等于底面積s乘以高h。
計算得:
3.14159x102x25=7853.975cm3。
取值7854cm3,瓶子的總體積為7854立方厘米。
如果這個瓶子玻璃厚0.5cm,這個瓶子內容積為:
3.14159x92x24=6107.25cm3,取值6107cm3。
瓶子里裝滿了空氣,因此這個瓶子里的空氣體積為6107立方厘米。
由此得出這個瓶子的玻璃體積為:
7853-6107=1746cm3
也就是說這個瓶子是由1746cm3的玻璃和6107cm3的空氣組成,我們來計算一下這個密封的瓶子平均密度有多大。
我們已經知道了玻璃的密度為2.5,空氣的密度為0.001293,水的密度為1。
瓶子平均比重為:
(1746x2.5+6107x0.001293)/7854=(4365+7.9)/7854≈0.56
也就是這個瓶子總的平均密度為每立方厘米0.56克,比水密度小44%,當然就會浮在水面上了。
這樣即便在瓶子里裝上點書信之類的東西也還能夠漂浮,漂流瓶就是這樣弄成的。
如果這個玻璃瓶再做厚一些,或者里面裝的東西多一些,就很難說了。
鋼鐵的艦船能夠浮在水面上也是這個道理。
那么玻璃的漂流瓶能夠永遠漂浮在海上嗎?
從常識來說,這是不可能的。因為海上有風浪有波濤有礁石,撞碎的概率很大。
那么如果假設沒有這些外力作用呢?
也不可能永遠漂浮在水面上,因為影響漂浮的因素還有很多。比如封口處由于年代久遠腐蝕破損了,漏氣進水了。這個需要多久,誰也說不準,因為不同的條件有不同的時間。
許多人對外力的理解比較狹隘,以為只有碰撞等這些突發事件才是外力。其實外力并不一定就是我們能夠看到破壞力,這個世界上已知存在四種基本力,這個世界的一切事物每時每刻都受著這四種基本力的約束。
漂流瓶也一樣。它飄在水里這本身就是浮力作用,不可能不受外力,風雨雷電、水的波動、腐蝕變化,甚至玻璃瓶也在緩慢的變化,這些都是力的作用。
這些主要都屬于電磁作用力。
因此,嚴格意義上來說,不管有沒有風浪礁石破壞,漂流瓶都不可能永遠飄在大海中。
就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。


