¿Flotará un globo de aire a una profundidad de 10,000 metros hacia la superficie o se hundirá en el fondo del mar?

Los gases son siempre más ligeros que los líquidos. Según tengo entendido, es solo una condición práctica y no una ley real de la física.

Entonces la respuesta depende de si el aire se condensará en un líquido o no. Entonces, si ese líquido es más ligero o más pesado que el agua circundante.

El aire es aproximadamente 80% de nitrógeno y 20% de oxígeno con pequeñas cantidades de otras cosas. Hace mucho frío a 10.000 metros. Cerca de 0 grados centígrados. Pero el agua no se congela a esa presión.

La presión se puede calcular aquí: Calculadora de presión / profundidad

Entonces, necesitamos la presión de vapor de Nitrógeno a 0 ° C. No pude encontrar uno porque a esa temperatura es casi siempre un gas. Lo mismo con el oxígeno. Cálculo de la presión de vapor por la ecuación de Antoine Tanto el oxígeno como el nitrógeno se consideran líquidos criogénicos con puntos de ebullición extremadamente fríos.

Esto no es cierto para todos los gases. Por ejemplo, el CO2 se licuará a esa presión / temperatura y puede hundirse. Raros “lago” de dióxido de carbono encontrados bajo el océano, informan científicos

Flotará sin importar qué tan profundo lo coloques inicialmente. Aunque la presión es tremenda a 10 km de profundidad, el principio de Archimede dicta que una fuerza hacia arriba hará que el globo acelere hacia la superficie siempre que el globo no sea plano (y en una superficie de isopresión) y tenga una densidad menor que el del agua

Esta fuerza se debe a la diferencia de presión . La parte superior del globo se presiona hacia adentro menos que la parte inferior se presiona hacia adentro, por lo que simplemente subirá. ¡Lo que importa es el gradiente de presión y no su valor absoluto! Póngalo a 100 km de profundidad, solo tomará más tiempo, ¡pero eventualmente volverá a subir! (Tal vez no de una pieza, pero el aire en él va a llegar a la superficie).

En este caso, también asumí que el globo era rígido. Si no es así, se produce compresión y si tiene un cambio de fase, se aplica el mismo razonamiento, pero esta vez a la materia condensada contenida dentro del globo. Solo necesita comparar su densidad con la del fluido circundante.

Trataré de responderme primero y esperaré a que me corrijan. A 10000 m de profundidad, la presión del aire en el globo será de aprox. 1000 veces la presión atmosférica en la superficie del mar. Según la ley de los gases ideales, eso significa que el volumen específico a 10000 m de profundidad es solo 1/1000 del volumen atmosférico al nivel del mar, por lo tanto, la densidad de masa es 1000 más alta y más alta que el agua. Entonces, se hundirá hasta el fondo. Yo creo que…

Bueno, a 10.000 metros bajo el agua, la presión es de 1000 atmósferas.

El cálculo de la densidad del aire basado en la presión y el volumen me dice que es de aprox. 1294 kg por metro cúbico. Que es más alto que el agua a 1000 kg por metro cúbico, por lo que se hundiría.

Pero esto supone que el aire puede comprimirse hasta el infinito y permanecer como un gas.

En realidad se convertirá en un líquido a esta presión.

Nitrógeno líquido (804 kg por metro cúbico), oxígeno (1140 kg cúbico por metro) argón líquido (1395 kg por metro cúbico) y dióxido de carbono líquido (1600 kg por metro cúbico). Con 78.09 nitrógeno 20.95% oxígeno 0.93% argón y 0.04% dióxido de carbono. Esto significa que en forma líquida tiene una densidad máxima de aprox. 886 kg por metro cúbico por lo que debe flotar.

Si es un globo de aire, con aire, flotará en la superficie del mar.