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水能够被压缩吗？

原子,体积,就会水能够被压缩吗？

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

水能够被压缩吗？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

关于这个问题，最简单的回答是每种东西都能压缩。

事实上，压缩气态物质比压缩其他任何形态的物质要容易得多。那是因为气体是由相距很远的分子所组成的。例如在普通的空气中，实际分子所占的空间大约是整个体积的十分之一。在压缩某一气体时，仅仅需要克服分子本身的无规则运动所形成的扩张倾向，将它们更紧密地推压到一起，把分子之间的一些空处挤出，用人的肌肉力量就能够容易地做到这一点。例如，当你挤压一个气球时，你就是在对空气进行压缩。就液体和固体而言，组成它们的原子和分子只是近于互相接触。借助于每个原子外层区域中的电子的相互斥力，这些原子和分子不再进一步靠拢。这表示液体和固体分子的抗压力比气体中分子运动的抗压力要强得多。这意味着人的肌肉不能再做压缩液体和固体的工作，至少没有明显的效果。假定你把一定量的水倒入一个上边开口的刚性容器里，并把一个密闭的活塞装入开口内，使它与水面接触。如果你用全力把活塞往下压，你就会发现，它不会明显地移动。由于这个原因，人们常说，水是“不可压缩的”，而且它的体积不能够挤得更小。其实并不是这样。当你把活塞向下推时，你确实压缩了水，但压缩的程度不能测量出来。如果能够施加比人的肌肉大得多的压力，那么，水的体积或者任何其他液体或固体的体积的减小量，就会大到能够测量出来的程度。例如用每平方厘米1．1吨重的力量压缩100升的水，它的体积就会缩小为96升。随着压力的进一步增加，体积就会进一步缩小。在这种压缩力下，可以说，电子越来越靠近原子核了。如果压力更大，比如说，压力相当于在巨大引力作用下成千上万公里厚的物质堆积起来的重量时，静电排斥力就会完全不起作用。电子就不能在轨道上围绕着原子核运动，而会被推开。然后物质就由不带电子的原子核组成，而电子则飞来飞去作无规则的运动。原子核比原子小得多，因此，这种“退化的物质”大部分还是空的。地球中心的压力或者甚至木星中心的压力都不足以形成退化物质，但是在太阳的中心有退化物质。一个完全由退化物质构成的恒星，可以象太阳那样重，但是体积却不比地球大。这就是一个“白矮星”。它能够在它自己的重力下进一步地压缩，直到它由互相接触的中子所组成。这样一个“中子星”能够具有太阳的全部质量，但被压缩成直径为十几公里的球体。天文学家认为，它还能够进一步地压缩，直到变成体积为零的“黑洞”。

回答于 2019-09-11 08:43:50

水的微观结构

水能不能压缩，要看有没有能被压缩的空间。首先，我们都知道水是由水分子构成的。水一般来说有三种形态，当然除此之外还有一些奇奇怪怪的状态。比如说，我们都知道水达到100度就会变成水蒸气（一个标准大气压的环境下），但是在海底热泉口附近，就有300,400多的水，这就是独立于水的三态之外的一种相态。

所以，水并不只有三种相态。而改变相态之间的变化，本质上是因为水分子之间的距离变化。

比如：水蒸气的分子间的平均距离就要大于液态水的分子间的平均距离。也就是说，分子之间还是存在着空间的。

宏观上就要改变压强和温度，微观上其实就是改变分子间的距离。

不仅水分子之间是有距离的，我们还要知道的是，构成水分子的原子，也就是两个氢原子和一个氧原子，它们也是可以被压缩的。

具体来说是这样的，构成原子的其实是原子核和电子。电子以概率云的形式在原子核外。

而原子几乎是空心的，原子核连1%的空间占比都没有。那有没有证据呢？

卢瑟福就曾经做过一个实验，就是拿α粒子去轰击金箔，就发现大多数的α粒子是直接穿过去的，只有少数有偏转角度。

而原子核是质子和中子构成的，质子和中子还可以进一步再分，也就是夸克。它们都是由3个夸克构成的。夸克被胶子传递的强相互作用力束缚在质子和中子内部。

这个其实也有证据的，科学家也曾经轰击过质子，就发现轰击的过程中，会出现有三个散射角度。不过，由于强相互作用和引力正好相反，距离越远强度越大，因此夸克被束缚在质子和中子中，就像关了禁闭，所以我们得不到自由的夸克。

所以，我们可以来总结一下，原子几乎是空心的，而构成原子核的质子和中子内部也是有蛮多空间的，这是因为夸克可以在强相互作用允许的范围内自由移动。

水能被压缩么？

通过上面对于水微观结构的分析，我们可以得出这样的结论，水是由水分子构成的，水分子之间是有空间的，而水分子是有氢原子和氧原子构成的，从原子的层面，原子本身就是几乎空心的，而质子和中子内部也蛮空旷的。

于是，我们可以得出这样的结论，我们可以通过增大压强，降低温度的形式来压缩水，可以从分子层面对水进行压缩，那时候的水应该属于固态。当然，理想状态就是尽可能地增加压强，把温度尽可能地降低到接近绝对零度。

上面其实还是稍微具有可能操作性的，科学家是有能力在实验室里做到把温度降低很低，把压强提高到很大的水平。

接下来，我们可以继续关注原子层面，那有没有办法压缩原子呢？

实际上，目前人类不具备这样的水平。但宇宙中有一些天体具备这样的能力的。比如说：中子星。

一些恒星在生命的末期会发生超新星爆炸，这之后如果剩余的质量还很大，那通过自身引力的作用，会向内压缩。这时候，引力就会对原子的层面进行压缩，而这个时候原子内部会出现一种电子简并力的量子效应，它会抵抗引力，不让电子进入原子核。如果电子简并力也扛不住引力，这时候电子就会被压到原子核内部。上文我们也提到了，原子几乎是空心的，所以，当电子被压入原子核内，就好比原子核排排队，而大部分的电子会和质子反应生成中子，因此就变成了一堆中子排排队压在一起，这也就是中子星了。这也是为什么中子星一般个头不算很大，密度巨大的原因。

也就是说，理想状态下，不考虑技术的话，电子是可以被压到原子核内的，所以构成水的原子也是可以再被压缩的，最后被压缩成一堆中子，这时候也就不是水了。当然，理论上中子还能被继续压缩，最后被称一堆夸克，所以科学家也曾预言可能“存在夸克”。所以，

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