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潜艇和鱼如何实现上浮与下沉

潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮和下潜。

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潜 艇主压载水舱水增多时,增加重量,当重量大于水所产生的浮力时,即从水面潜入水下。用压缩空气把主压载水舱内的一部分水排出,重量减小,当自身重力小于水 产生的浮力时,即从水下浮出水面。艇内设有专门的装置调整水舱,用于注入或排出适量的水,以调整因物资、弹药的消耗和海水密度的改变而引起的潜艇水下浮力 的变化。艇首、艇尾还设有纵倾平衡水舱,通过调整首、尾平衡水舱水量以消除潜艇在水下可能产生的纵倾。

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地球上水域的面积占地球总面积的 59%,在这一片浩翰的水域中,生存着千姿百态的各种鱼类。经过在海洋、湖泊、河流中千百万年的演化和适应,鱼类在水中自由上浮下沉的能力为世人所惊叹,它们为什么能这样呢?

鱼 和潜水艇不同的是,它是靠改变自身体积,而改变自身密度来实现上浮和下潜的。鱼想下潜时,鱼就把鱼鳔内的一部分气体排出体外,体积减小,密度增大,当密度 大于水的密度时,鱼就潜入水下。当鱼想浮上水面时就把鳃滤出的一部分气体放入鱼鳔内,鱼体积就会增大,当鱼密度小于水密度时,鱼就会浮出水面。

http://www.gsres.cn/jtzy/2002-2003/jspx/xxpd/xkjx/x1zr/x1zr31/01/tjhd/image026.jpg

其实我们都很熟悉在鱼的消化道背部有一个呈薄囊形的鱼鳔,它就是鱼类沉浮的器官。鱼鳔一般分为两个室,也有一个室或三个室的。许多鱼类从一个水层到另一个水 层必须调整自身的比重才能办到,鳔的功能就是承担调节体重的工作。有人也许会认为鱼是通过肌肉来改变鱼鳔的大小的,这种想法是错误的,其实鱼类是通过改变 气体的含量来实现的。当鱼处于水中一定深度时,鳔内积蓄的气体恰好使鱼的比重同水环境的比重相等。如果游向深处,则从鳔内放出一部分气体,使身体比重加 大,以适应新的水环境压力。当鱼不再下潜时,还需吸进一些气体。当鱼上浮时,则发生相反的情况。但有时候鳔会成为一种障碍,因为鳔调节鱼的沉浮要有一个过 程,这就是一些游得快的鱼没有鳔的原因。

人们曾把鱼鳔中气体取出来做试验,发现鳔内含有 O 2N 2CO 2,其中 O 2的含量是很高的。当把这种气体和 H 2混合,放入玻璃管中,加上一个电火花后,玻璃管竟被炸成了碎片。

那么鳔内的气体是怎样产生的呢?

它是由鳔内层的一部分微血管组成的红腺分泌出来的,在鳔的后面有一个卵圆的窗,能把鳔内气体排入邻近的血管中,而喉鳔类的鱼鳔中气体可以直接从中吸入和排出。