¿Puede la presión del agua ser lo suficientemente alta como para atrapar burbujas de gas o evitar que salgan a la superficie?

La presión más alta en el océano se encuentra en el fondo de la fosa de las Marianas , donde la presión es de 1 086 atmósferas. Usando la calculadora en línea para las propiedades del nitrógeno a 4 °C y 1 000 atmósferas, la densidad es de 602 kg/m³, que aún es menor que el agua. Entonces, una burbuja de nitrógeno se elevaría incluso en el punto más profundo del océano.

Respuesta al comentario:

En principio podemos seguir aumentando la presión y el nitrógeno debería hacerse más denso. Sin embargo, a temperaturas superiores a 0 °C y el tipo de presiones de las que estamos hablando, el nitrógeno es un fluido supercrítico, por lo que no obedece nada parecido a la ley de los gases ideales. Calcular en qué punto la densidad excedería la densidad del agua no es fácil.

El efecto de la presión sobre el agua es sencillo. A temperaturas del fondo del mar (unos 4 °C), la densidad del agua aumenta lentamente con la presión hasta unos 1 050 kg/m$^3$a 6 000 atmósferas, momento en el cual el agua se congela para formar hielo V. Entonces, la pregunta es si la densidad del nitrógeno supera los 1 050 kg/m³ por debajo de una presión de 6 000 bar.

No puedo encontrar ninguna cifra para la densidad del nitrógeno a este tipo de presiones y temperaturas, aunque encontré este documento que da una ecuación tipo Mie-Grüneisen que relaciona la densidad, la presión y la temperatura. Desafortunadamente, la vista previa solo muestra dos páginas y el resto está detrás de un muro de pago. Sin embargo, usando las cifras que dan y moviendo los brazos un poco, encuentro que la densidad del nitrógeno aumenta a 1 050 kg/m³ a alrededor de 4 000 atmósferas.

Por lo tanto, podría ser posible obtener una burbuja de nitrógeno que sea más densa que el agua y se hunda en lugar de flotar . Pero no sé si la ecuación del documento que cité es precisa en este tipo de presiones y temperaturas, y es posible que el nitrógeno se solidifique antes que el agua (aunque supongo que no).

En caso de que su pregunta se deba a que usted mismo vio un fenómeno similar, lo que vio podría haber sido una antiburbuja . Una antiburbuja es una gota de agua, encerrada en una fina capa de aire, suspendida en agua. Estos son de naturaleza bastante inestable, por lo que rara vez se observan a menos que sean inducidos artificialmente.

Una antiburbuja tendrá una flotabilidad aproximadamente neutra, ya que estará compuesta casi en su totalidad por el medio en el que está suspendida y, por lo tanto, no acelerará hacia arriba ni hacia abajo (a menos que sea perturbada). Esto significa que puede confundirse fácilmente con una burbuja de gas anómala que está "atrapada" en su lugar.

Si llena un tubo de vidrio con agua y luego lo aspira, en algún momento comenzarán a formarse burbujas. Aumenta el vacío y las burbujas subirán. Reduce el vacío y las burbujas desaparecerán.

Lo que está pasando ahí es que el agua se está evaporando para formar las burbujas. Hay un movimiento continuo de moléculas de agua a través de la interfaz de la burbuja, moviéndose de vapor a líquido. El proceso depende en gran medida de la presión. Si más moléculas se vuelven vapor de las que se vuelven líquidas, entonces las burbujas crecen hasta que se alcanza el equilibrio.

Algo similar puede ocurrir con el CO2 disuelto o el nitrógeno disuelto en el agua, lo que explica por qué la gaseosa en una botella cerrada no sigue formando burbujas, y por qué los buzos necesitan ascender lentamente desde grandes profundidades para evitar "las curvas": formación de burbujas de nitrógeno en sus sangre y tejidos. La solubilidad del CO2, el nitrógeno y otros gases depende en gran medida de la presión.

Ver por ejemplo este enlace .

Las respuestas anteriores no responden a la pregunta inicial, sino que no se pregunta otra. La "respuesta" de refresco es un ejemplo de un recipiente cerrado con la misma presión en todos los puntos y, por lo tanto, sin efecto de flotabilidad presente. La "respuesta" de la Fosa de las Marianas nuevamente cambia la pregunta al profundizar en la pregunta de a qué presiones se puede obligar a un gas a tener una densidad más alta que el agua, pero en el ejemplo de la 'respuesta' las mismas presiones de flotabilidad (más presión más baja que más alta en el burbuja de aire empujando más hacia abajo que hacia arriba) se discuten como en cualquier grupo de club de campo, solo involucran un psi más alto.

La pregunta se elude y cambia en las "respuestas" anteriores. Entonces, si esto no se hace, si se establece un escenario muy estricto que fuerza una respuesta a la pregunta formulada y no a otra, ¿cómo respondería?

Scenerio: una piscina de 20 pies de profundidad llena de agua con un cilindro con paredes que se deja caer virtualmente y el fondo del cilindro se sella al piso de la piscina, con las paredes del cilindro de 10 pies de altura. Dentro del cilindro en el piso a lo largo de toda su circunferencia hay un contenedor de aire de un pie de alto que tiene un psi más bajo que el agua sobre él, pero el aire está, por ahora, atrapado por una parte superior que se puede deslizar rápidamente. Por lo tanto, en este hipo no hay agua circundante de mayor psi debajo o alrededor del aire para causar efectos de flotabilidad hacia adelante, (el agua de mayor psi) es más alta para comenzar que el aire de menor psi.

Creo que esta es la pregunta inicial (planteada de manera más rígida para evitar que lo mencionado anteriormente responda a un problema q diferente): ¿qué sucede si, de repente, la parte superior del contenedor de aire se desliza extremadamente rápidamente a través de una ranura en la pared del cilindro? ¿El aire de menor psi quedará atrapado por el agua de mayor psi que se encuentra sobre él?

Y la respuesta es....... No, el aire no quedará atrapado, sino que subirá. Pero más correctamente, en realidad la presión de arriba comprimirá el aire inferior muy rápidamente hasta que el aire alcance el mismo psi que el agua, y la gravedad "forzará" el agua hacia abajo filtrándose entre las moléculas de aire y comenzará un proceso en el que el agua se desplazará. el aire y en algún punto (muy, muy rápidamente) estará presente una mezcla de dos fases en la que la presión del agua será mayor sobre los fondos de las burbujas de aire separadas (ahora) que sobre las partes superiores, y los efectos normales de flotabilidad entran en juego , haciendo que el aire suba a la parte superior. Y walla, todo está bien en el mundo; y vuelve a ser seguro para la democracia.