水族馆海洋馆里的那些超级大水箱会破吗?


会破。

先说两个信息:

第一,水族馆里的水箱为了观赏方便,通常采用的材质是聚甲基丙烯酸甲酯 ,简称 PMMA 或者叫亚克力。

长隆鲸鲨馆

第二,日本为了探测中微子,建了一个五万吨容量的超级大水箱【1】,什么概念呢?大于世界上任何一个水族馆里海洋馆里的水箱,他们选用的材料是不锈钢,为什么不用又便宜又轻的亚克力呢?因为亚克力时间长了真的会破,所以并不适用于这种需要长时间探测的实验装置。

日本的超级神冈中微子探测器,或叫 Super-K,一个五万吨的纯水水箱

好了,先看看水族馆的玻璃吧,去年国庆正好带着孩子去了长隆海洋王国,那儿的水族馆玻璃有两个世界之最,世界最大的玻璃和世界最大水族馆展示窗。水族馆的玻璃通常都是用亚克力玻璃制作的。如下图:

长隆的玻璃介绍

亚克力玻璃呢,强度高,而且透光率好,所以特别适合在水族管做观赏用,甚至用钉子敲击或者子弹打击亚克力玻璃,也不产生裂纹。

长隆海洋馆的真实玻璃展示

但是,亚克力也有它的缺点,就是有蠕变,也就是亚克力玻璃在长期施加压力的情况下,随时间玻璃会发生变形,进而破碎。怎么证明这件事儿呢?实验。

首先,为了衡量这种变形强度的高低,我们通常用蠕变柔量这个物理量,它反映了材料在恒定应力作用下随时间变化的应变特性,高的蠕变柔量说明材料在特定应力下变形大,即柔顺性高。公式上,蠕变柔量

表示为:

是施加在亚克力上的一个恒定的应力,

是在时间 t 时刻的亚克力玻璃的应变。有不少公式可以预测亚克力的蠕变,但是根据实验数据这些预测和实际蠕变差别很大。

比如下面这个实验【2】,在给亚克力玻璃施加 7。5 MPa 应力水平下,亚克力玻璃的实际蠕变曲线(蓝线)和理论曲线(彩色虚线)的对比。图中横轴表示时间,以对数秒计,Log(t/s),纵轴表示蠕变柔量,以对数 1/GPa 计,Log(J/GPa^-1)。

亚克力玻璃的实际蠕变曲线(蓝线)和理论曲线(彩色虚线)的对比

实验测试显示, 实际蠕变曲线和理论曲线在短时间内有较好的一致性,表明在短期预测中,理论曲线能够较准确地描述亚克力玻璃的蠕变行为;但是,在更长的时间范围内,实际蠕变曲线显示出更高的柔量值,实际蠕变速率比主曲线预测的更快

也就是说,在长期条件下,实际材料的蠕变会超过通过短期数据构建的理论预测,这可能导致材料的实际使用寿命比预测的更短,如果亚克力玻璃使用时间过长,就可能导致玻璃的破碎。

实际上,这种水族馆水箱破裂的例子也发生过,比如:2022 年德国柏林一个圆柱形水箱玻璃鱼缸 AquaDom 破裂,据称这是世界上最大的圆柱形水箱。

2022 年德国柏林一个圆柱形水箱玻璃鱼缸 AquaDom 破裂

评论区 @太空僧 提到了“咱们国家的江门中微子实验是用亚克力建的“。

其实,并不完全是。下面是江门中微子实验探测器的示意图【3】,其水箱由外层的不锈钢罐和内层的有机玻璃也就是亚克力罐组成。如果单用亚克力是不会支持长期的探测的,原因还是上面提到的:亚克力玻璃在长期施加压力的情况下,随时间玻璃会发生蠕变,有破裂的风险。

江门中微子实验探测器的示意图

下面分别是是2022 年和 2023 年正在搭建的外层不锈钢网架

2022 年正在搭建的外层不锈钢网架
2023 年正在搭建的外层不锈钢网架

不锈钢网架来个特写吧

不锈钢网粗细与成人接近
如果把全世界的蚊子都揉成一个球能有多大?
上一篇
怎样学范畴论?(范畴论与创新)
下一篇
本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,一经查实,本站将立刻删除。

相关推荐

  • 苹果手机各个功能介绍,iphone必须关闭的十个功能

    1、关闭蓝牙。现在已经很少有人用蓝牙传输文件了,而且iPhone与安卓的蓝牙并不兼容,所以,可以在设置中,关闭蓝牙功能。2、关闭通知功能。关于APP推送,无非也就是一些更新提醒,关了也不会有什么影响,还能多省点电。3、关闭自动调节亮度功能。一般来说,可以将屏幕亮度在15%-30%之间,在强光环境中,在进行手动调整就可以了。4、禁止后台刷新。在设置—通用中,关闭后台自动刷新功能,也可以对省电起到一点...

  • 高德打车怎么设置途经地,高德如何添加途经路线

    1、点击高德地图APP界面底部的“导航”按钮,进入导航模式。2、点击右下角的“路线”,进入路线设定页面,根据要求输入起点、终点进行路线规划。3、点击“添加途经点”,弹出添加途经点页面,点击右上角,可以添加或者删除途经点,乘客可以手动输入要添加的途经点。4、当添加完途经点时,点击“确定”按钮,即可添加途经路线。此时地图会显示出这条路线上所有的途经点,以及当前途经点的地点信息。怎么设计高德地图设置要经...

  • 高中必修二物理知识点总结,高一物理必修2重点知识点归纳

    您好,1.运动学-位移、速度、加速度的概念及计算方法-相关运动的分析方法,如相对运动和抛体运动-牛顿运动定律及其应用2.力学-力的概念及种类,如重力、弹力、摩擦力等-牛顿第一、二、三定律及其应用-力的合成与分解-能量、功、动能定理、功率的概念及计算方法-动量、冲量定理及其应用3.热学-温度、热量、热能的概念及计量单位-热传递的方式及其特点,如传导、对流、辐射-热力学第一、二定律及其应用,如热机效率...

  • 原神怎么钓鱼 原神钓鱼点多久刷新(原神怎么刷新钓鱼点)

    在广阔的原神世界中,除了丰富多彩的冒险和战斗,还有一个令人心旷神怡的活动就是钓鱼。钓鱼不仅是一种放松身心的方式,更是探索游戏中各种奇妙水域的通行证。无论是湖泊、河流还是海洋,都埋藏着各种珍稀鱼类的身影...

  • 原神怎么去稻妻 原神稻妻地图怎么开(原神初到稻妻怎么探索地图)

    在原神手游中,稻妻被誉为一个令人心醉的地方,被大自然的美景所包围。然而,要到达这个幽静的地方却有着一定的挑战。玩家需要穿越茂密的丛林、攀爬陡峭的山路,以及跨越澎湃的瀑布,才能达到这个仙境般的地方。稻妻...