Почему на одной и той же глубине давление воды в море больше, чем в реке?

Для того чтобы объяснить, почему на одной и той же глубине давление воды в море больше, чем в реке, нужно обратиться к основным физическим принципам, связанным с давлением жидкости.

Давление в жидкости

Давление в жидкости на определённой глубине вычисляется по формуле:
$$ P = \rho g h $$
где:
− $P$ — давление жидкости на данной глубине (Па),
− $\rho$ — плотность жидкости (кг/м³),
− $g$ — ускорение свободного падения (примерно $9.8 \, \text{м/с}^2$ на Земле),
− $h$ — глубина погружения в жидкость (м).

Эта формула показывает, что давление в жидкости зависит от трёх факторов:
1. Плотности жидкости $\rho$,
2. Ускорения свободного падения $g$,
3. Глубины погружения $h$.

Плотность жидкости

Плотность жидкости ($\rho$) является ключевым параметром в формуле давления. Она определяется как масса вещества, содержащаяся в единице объёма, и измеряется в килограммах на кубический метр ($\text{кг/м}^3$). Разные жидкости имеют разную плотность в зависимости от их состава, температуры, наличия растворённых веществ и других факторов.

• Вода в реке: Это пресная вода, плотность которой обычно принимается равной $1000 \, \text{кг/м}^3$ при температуре около $4^\circ \text{C}$, где вода имеет наибольшую плотность.
• Вода в море: Это солёная вода. В морской воде содержатся растворённые соли, главным образом хлорид натрия ($\text{NaCl}$), а также другие примеси. Наличие солей увеличивает плотность воды. Средняя плотность морской воды составляет примерно $1025 \, \text{кг/м}^3$, но может варьироваться в зависимости от солёности и температуры.

Влияние плотности на давление

Так как плотность морской воды ($1025 \, \text{кг/м}^3$) больше, чем плотность речной воды ($1000 \, \text{кг/м}^3$), то при одной и той же глубине $h$ давление в морской воде будет больше, чем в пресной воде. Это следует непосредственно из формулы давления:
$$ P = \rho g h. $$
При одинаковых $g$ и $h$, большее значение $\rho$ (плотности) приводит к большему давлению.

Почему плотность морской воды больше?

Морская вода содержит растворённые вещества, главным образом соли, которые увеличивают её массу на тот же объём. Это явление называется солёностью воды. Чем больше солёность, тем больше плотность воды. Речная вода, напротив, практически не содержит солей, поэтому её плотность ниже.

Другие факторы

На уровне 7 класса можно ограничиться объяснением через плотность жидкости. Однако для полноты картины стоит упомянуть, что также могут влиять температура воды и её состав, хотя на стандартной глубине эти различия обычно незначительны.

Итог

Таким образом, на одной и той же глубине давление воды в море больше, чем в реке, потому что плотность морской воды выше из−за наличия растворённых солей.