万米深海的水压堪称地球表面的极端环境,深度每增加 10 米,水压就上升约 1 个大气压,1 万米深处的水压高达 1000 个大气压,相当于 100MPa,直观来说,就是 1 吨重物压在指甲盖上的压强,足以轻松压扁普通容器。

想要在这样的高压环境中给钢瓶装满水并密封,不能直接将空瓶下沉,否则钢瓶会被瞬间压扁。正确的做法是让钢瓶全程敞口,让海水自由流入,使瓶内外水压始终平衡,钢瓶就能完好抵达万米深海。当钢瓶被海水完全填满后,再将瓶口密封,此时瓶内的水就被 “封存” 在了高压状态下。
很多人会误以为密封后瓶内就没有高压了,这是因为默认了 “水不可压缩” 的日常认知。但事实上,水并非绝对不可压缩,其压缩系数约为 4.6×10^-10 Pa^-1。在 100MPa 的高压下,水的体积会被压缩约 4.6%,水分子间的距离被大幅拉近,彼此间产生极强的排斥力。
密封前,这种分子斥力由外部深海水压平衡;密封后,外部水压被隔绝,分子斥力便会直接作用于钢瓶内壁,形成与外部水压相当的内压。也就是说,密封后的钢瓶,内部本身就储存着高压,并非依赖外部水压维持。

当这个密封钢瓶被打捞至海面,外部的万米深海高压瞬间消失,仅剩下可忽略的常压。此时钢瓶内部的高压会试图将容器撑大,而钢瓶并非绝对刚体,会发生微小形变,容积轻微扩张。水分子获得额外空间后,间距拉大,斥力减弱,内压随之降低,最终达成新的平衡。
最终瓶内的压力大小,核心取决于钢瓶的材质与壁厚。高强度合金钢瓶的形变量极小,即便内压低于 100MPa,仍能保持数百个大气压的高压。若钢瓶强度不足,在打捞过程中就会因无法承受内压而破裂。
由此可见,万米深海密封的水,并非普通的水,而是被压缩储存了能量的高压水。即便离开深海环境,瓶内依然保留着可观的高压,这正是水的可压缩性与分子间作用力共同作用的结果。
