Kann der Wasserdruck jemals hoch genug sein, um Gasblasen einzufangen oder sie am Auftauchen zu hindern?

Der höchste Druck im Ozean herrscht am Boden des Marianengrabens , wo der Druck 1 086 Atmosphären beträgt. Unter Verwendung des Online-Rechners für die Eigenschaften von Stickstoff bei 4 °C und 1 000 Atmosphären ergibt sich eine Dichte von 602 kg/m³, was immer noch weniger ist als die von Wasser. So würde selbst an der tiefsten Stelle des Ozeans eine Stickstoffblase aufsteigen.

Antwort auf Kommentar:

Im Prinzip können wir den Druck weiter erhöhen und der Stickstoff sollte dichter werden. Bei Temperaturen über 0 °C und der Art von Drücken, über die wir sprechen, ist Stickstoff jedoch ein überkritisches Fluid, sodass es nicht so etwas wie ein ideales Gasgesetz befolgt. Die Berechnung, an welcher Stelle die Dichte die Dichte von Wasser überschreiten würde, ist alles andere als einfach.

Die Wirkung des Drucks auf Wasser ist einfach. Bei Meeresbodentemperaturen (ca. 4 °C) steigt die Dichte des Wassers nur langsam mit Druck auf ca. 1 050 kg/m$^3$bei 6 000 Atmosphären, dann gefriert das Wasser zu Eis V. Es stellt sich also die Frage, ob die Dichte von Stickstoff unter einem Druck von 6 000 bar 1 050 kg/m³ überschreitet.

Ich kann keine Zahlen für die Dichte von Stickstoff bei diesen Drücken und Temperaturen finden, obwohl ich dieses Papier gefunden habe, das eine Mie-Grüneisen- Gleichung in Bezug auf Dichte, Druck und Temperatur angibt . Leider zeigt die Vorschau nur zwei Seiten und der Rest ist hinter einer Paywall. Wenn ich jedoch die Zahlen verwende, die sie geben, und ein wenig mit den Armen herumfuchtle, stelle ich fest, dass die Dichte von Stickstoff auf 1 050 kg/m³ bei etwa 4 000 Atmosphären ansteigt.

Es könnte also möglich sein, eine Stickstoffblase zu erhalten, die dichter als Wasser ist und sinkt, anstatt zu schwimmen. Aber ich weiß nicht, ob die Gleichung aus dem von mir zitierten Papier bei diesen Drücken und Temperaturen genau ist, und es ist möglich, dass sich der Stickstoff vor dem Wasser verfestigt (obwohl ich das nicht vermute).

Falls Ihre Frage darauf zurückzuführen ist, dass Sie selbst ein ähnliches Phänomen gesehen haben, könnte das, was Sie gesehen haben, eine Antiblase gewesen sein . Eine Antiblase ist ein Wassertröpfchen, das von einer dünnen Lufthülle umgeben und in Wasser suspendiert ist. Diese sind von Natur aus ziemlich instabil, daher werden sie selten beobachtet, es sei denn, sie werden künstlich herbeigeführt.

Eine Antiblase hat einen ungefähr neutralen Auftrieb, besteht fast vollständig aus dem Medium, in dem sie suspendiert ist, und beschleunigt daher weder nach oben noch nach unten (sofern sie nicht gestört wird). Dies bedeutet, dass es leicht mit einer anomalen Gasblase verwechselt werden kann, die an Ort und Stelle "gefangen" ist.

Füllt man ein Glasröhrchen mit Wasser und zieht dann ein Vakuum daran, bilden sich irgendwann Blasen. Erhöhen Sie das Vakuum, und die Blasen steigen auf. Reduzieren Sie das Vakuum und die Blasen verschwinden.

Was dort vor sich geht, ist, dass das Wasser verdunstet, um die Blasen zu bilden. Es gibt eine kontinuierliche Bewegung von Wassermolekülen über die Blasengrenzfläche, die sich von Dampf zu Flüssigkeit bewegen. Der Prozess ist stark druckabhängig. Wenn mehr Moleküle verdampfen als flüssig werden, wachsen die Blasen, bis das Gleichgewicht erreicht ist.

Ähnliches kann mit gelöstem CO2 oder gelöstem Stickstoff in Wasser passieren, was erklärt, warum Soda in einer geschlossenen Flasche nicht ständig Blasen bildet und warum Taucher aus großer Tiefe langsam aufsteigen müssen, um „die Kurven“ zu vermeiden: Bildung von Stickstoffblasen in ihrem Blut und Gewebe. Die Löslichkeit von CO2, Stickstoff und anderen Gasen ist stark druckabhängig.

Siehe zum Beispiel diesen Link .

Die obigen Antworten beantworten nicht die ursprüngliche Frage, sondern andere, die nicht gestellt wurden. Die Soda-"Antwort" ist ein Beispiel für einen geschlossenen Behälter mit gleichem Druck an allen Punkten und somit ohne vorhandenen Auftriebseffekt. Die "Antwort" des Marianengrabens ändert erneut die Frage, indem sie sich mit dem q befasst, bei welchem ​​Druck Sie ein Gas zwingen können, eine höhere Dichte als Wasser zu haben, aber im Beispiel der "Antwort" sind die gleichen Auftriebsdrücke (mehr Druck niedriger als höher auf der Luftblase, die mehr nach unten als oben drückt) werden wie in jedem Country-Club-Pool diskutiert, nur mit höherem PSI.

Die Frage wird in den obigen "Antworten" umgangen und geändert. Wenn dies also nicht getan wird, wenn ein sehr strenges Szenario vorhanden ist, das eine Antwort auf die gestellte Frage erzwingt und nicht auf eine andere, wie würden Sie dann antworten?

Scenerio - ein 20 Fuß tiefes Becken, das mit Wasser gefüllt ist, in das ein ummauerter Zylinder virtuell eingelassen und der Boden des Zylinders mit dem Boden des Beckens versiegelt ist, wobei die Zylinderwände 10 Fuß hoch sind. Innerhalb des Zylinders auf dem Boden befindet sich über seinen gesamten Umfang ein 30 cm hoher Luftbehälter, der einen niedrigeren psi als das Wasser darüber hat, aber die Luft ist vorerst von einem Deckel eingeschlossen, der schnell heruntergeschoben werden kann. In dieser Hypothese gibt es also kein umgebendes Wasser mit höherem Psi unter oder um die Luft herum, um Auftriebseffekte zu verursachen, es (das Wasser mit höherem Psi) ist zu Beginn alles höher als die Luft mit niedrigerem Psi.

Ich glaube, dies ist die anfänglich gestellte Frage (strenger gestellt, um zu verhindern, dass das oben Rezitierte ein anderes q-Problem beantwortet) - was ist, wenn der Luftbehälterdeckel plötzlich extrem schnell durch einen Schlitz in der Zylinderwand geschoben wird? Wird die Luft mit niedrigerem Psi von dem Wasser mit höherem Psi darüber eingeschlossen?

Und die Antwort ist....... Nein, die Luft wird nicht eingeschlossen, sondern steigt auf. Aber genauer gesagt komprimiert der Druck darüber die untere Luft sehr schnell, bis die Luft den gleichen psi wie das Wasser erreicht, und die Schwerkraft wird das Wasser nach unten „zwingen“, zwischen den Luftmolekülen zu sickern, und ein Prozess wird beginnen, bei dem das Wasser verdrängt wird der Luft und irgendwann (sehr, sehr schnell) wird ein Zweiphasengemisch vorliegen, bei dem der Druck des Wassers auf die getrennten (jetzt) ​​Luftblasenböden größer ist als auf die Oberseiten, und die normalen Auftriebseffekte ins Spiel kommen , wodurch die Luft nach oben steigt. Und Walla, die Welt ist in Ordnung; und es ist wieder sicher für die Demokratie.