爆縮

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2011 年影到,一個真空膽內爆碎晒。

爆縮粵拼baau3 suk1英文implosion),又或者叫內爆,係一種力學現象,指一件物件受到一股強大壓力,股壓力喺方向上由四面八方噉將組成嗰件物件嘅物質撳向件物件嘅內部,令到件物件因而崩塌向內縮。

呢種噉嘅情況,可見於恆星質量閒閒哋大過地球幾十萬倍)燒晒啲燃料而喺自身嘅引力下崩塌,或者潛水艇潛咗落水壓極大嘅深海,出咗事故架艇頂唔順強大水壓而向內爆縮。

基本原理[編輯]

爆炸(上):強勁嘅向外力,令到爆炸發生嗰點嘅物質向外飛。
爆縮(下):強勁嘅向內力,令到爆縮嗰點周圍嘅物質擠壓爆縮點。
內文:壓力
睇埋:爆炸同埋理想氣體定律

首先,思考吓壓力呢個概念。想像而家有股施落一塊表面(例如係一艘潛水艇嘅表面),而股力喺方向上同塊表面成垂直,噉塊表面所承受嘅壓力()由以下呢條式反映:

,當中
  • 代表嗰股垂直嘅作用力;
  • 代表受力嘅面積

爆縮可以話係爆炸嘅相反。而家想像空間入邊有一點,喺嗰一點一剎那間突然有股好勁嘅向外壓力出現,嗰一點嘅物質會碎晒,然後呢啲物質同笪空間周圍嘅氣體就會向外飛,好多時仲會伴隨住一股強勁嘅,呢種情況就係所謂嘅爆炸[1]。爆縮嘅過程就啱啱相反:爆縮係有一股好勁嘅向內壓力施落一笪空間度,令到嗰笪空間嘅物質畀壓力撳向內。

想像而家有粒恆星,佢自己有龐大嘅質量,

  • 佢嘅引力會傾向令佢嘅表面向內郁動[註 1],但同時
  • 佢內部嘅燃料會做核聚變(簡化講可以想像成係靠住燒嚟向外爆炸)令到粒恆星有股由內向外嘅力,

喺一般情況下向內嘅力同向外嘅力會做到互相抵消,粒恆星會 kip1 住喺穩定嘅狀態;但係有一日,粒恆星消耗晒可以攞嚟做核聚變嘅燃料,股向外嘅力就會開始消退,向內嘅力就會開始「贏」,因而令到粒恆星向內爆縮[2]

出名個案[編輯]

睇埋:泰坦號潛水器失事

爆縮呢家嘢,唔淨只可以發生喺恆星身上。任何「突然有一股強大嘅壓力,由各方向施向一件物件嘅內部」嘅情況,都有可能令到件物件爆縮。

潛水艇潛水器有陣時會出現爆縮嘅情況。首先要釐清返嘅係,潛水艇同潛水器都係可以載住人潛落水嘅交通工具,分別在於潛水器需要有一架喺水面支援同監察佢運作,而潛水艇就做到完全獨自噉運作。一架潛水器一旦潛咗落水底,水就會開始由四面八方噉向佢施以壓力,至於股壓力有幾大,就要視乎架潛水器潛到去幾深。一般嚟講,每深大約 10.06 米,潛水器承受嘅壓力就會增加 1 個 atm 咁多—當中 1 個 atm 係一個人喺海面會承受嘅空氣壓力[3]。潛水艇同潛水器正路就會有方法維持內部壓力喺 1 atm 左右,但係想像而家有一架潛水器潛咗去深海(水壓可能成幾百 atm 咁勁)—架潛水器內部壓力得 1 atm 咁弱,四周圍嘅水就向佢內部施加緊成幾百 atm 咁強大嘅壓力,向內嘅力勁過向外嘅力好多倍。如果處理壓力嗰個系統出現故障或者設計得唔好,就可能會出現爆縮[4]

例如係 2023 年嘅泰坦號潛水器失事就好出名:話說美國公司海洋之門設計咗一架潛水器,叫「泰坦號」;喺 2023 年 6 月,泰坦號載住包括海洋之門行政總裁在內嘅五名乘客潛落海,睇鐵達尼號殘骸(位於大約 3.8 公里咁深嘅深海);佢哋潛到去距離鐵達尼號殘骸幾百米遠嘅海底嗰陣,泰坦號同水面嘅控制人員失咗聯絡—事後人員搵返架潛水器用鈦金屬整嘅部份,即係成架潛水器最硬淨嗰幾gyut6,同埋「懷疑人體殘骸」,而根據聲納探測到嘅,估計泰坦號係爆縮咗—去到嗰種水深,水壓有成 375 至 400 atm 咁勁,相當於每平方吋要抵受成 2,500 公斤咁重嘅力;泰坦號被指設計不良,喺深海頂唔順壓力爆縮,而根據電腦模擬,爆縮過程估計得嗰 0.02 秒咁短,泰坦號上嘅五個人喺咁短時間內承受巨大水壓,一瞬間就成個人被壓碎晒,成件事快到五位乘客根本完全感覺唔到痛楚[5]

泰坦號呢單嘢吸引咗好多人注意,仲造就咗一啲網絡 meme 嘅誕生[6]

睇埋[編輯]

註釋[編輯]

  1. 可以睇睇萬有引力定律相關嘅嘢。

引咗[編輯]

以下係文中用咗嘅重要概念嘅英文名:

以下係篇文引咗嘅學術文獻或者網頁

  1. Baker, W. E., Cox, P. A., Kulesz, J. J., Strehlow, R. A., & Westine, P. S. (2012). Explosion hazards and evaluation. Elsevier.
  2. The Life Cycles of Stars, NASA.
  3. How does pressure change with ocean depth?. National Ocean Service.
  4. Physicist Explains How Titan's "Catastrophic Implosion" Happened - And What It Meant for Those on Board. SciTechDaily.
  5. Death in 20 milliseconds: the catastrophic implosion 4km beneath the sea. The Sydney Morning Herald.
  6. The Most Hilarious OceanGate Titan Submersible Memes.

外拎[編輯]