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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:
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不考虑技术是不是能够达到,水是有可能被压缩成固态的水,或者中子,或者夸克的。
回答于 2019-09-11 08:43:50
答:当然是可以的,不过也存在极限,超过一定压力后分子结构将被破坏,就不能称作“水”了。
影响物质形态的,除了压力之外还有温度,对于日常可见的宏观物质,无论处于什么形态,只要我们对其施加压力,都是可以把物质进行压缩的。
因为物质的微观结构还存在很多间隙,比如分子间的间隙、化学键的长度、原子核与核外电子间的间隙等等。
处于液态的水,我们不断施加压力,如果根据水的三相图中蓝线趋势变化,分析会出现如下情景:
(1)液态水分子间的平均距离缩小,水的密度增加,内部压力急剧上升;
(2)由于压缩对水做功,所以水的温度会升高,这时我们使用外部设备对其降温,并在100个大气压处(100kpa,0℃),使液态水凝固成冰;
(3)继续增加压力至3445个大气压,同时温度降低至-100℃,固态冰的水分子空间结构发生变化,形成高压冰,分子间距继续缩小;
(4)继续增加压力至6200倍、2.1亿倍和62亿倍大气压,高压冰到达六方晶系,水分子间隙越来越小,密度继续增加;此时,水分子结构能承受的压力,即将到达极限;
(5)继续增加压力,水分子将被“压碎”,氢原子和氧原子变成游离态,核外电子也将逃离成为自由电子;
(6)无限增加压力,原子结构被破坏,最后只剩基本粒子,甚至被压缩成奇点体积无限小的黑洞。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
用注射器吸取一部分水,封住封口后去压缩里面的水,很难察觉出里面水的体积会有变化。任何物体其实都可以被压缩,水也不例外,日常生活中没有察觉出水被压缩是因为施加的压力还不够大,不能被人明显的察觉出变化。如果将100升的水放到了太平洋马里亚纳海沟11000米的深处,水的体积会被压缩到大约96升。
把一滴墨水滴到一杯水中,墨水会很快扩散到整杯水中。能够扩散到水中,说明水分子之间存在着空隙。压缩水时,水分子之间的空隙就会变小。
两个水分子相互靠近的时候,两个分子的外层电子间的排斥力就会增强,会阻碍分子的靠近。压缩水时,这种排斥力会成为阻碍水被压缩的最主要力量。水被压缩了,也就意味着水分子中的电子更靠近了原子核。
如果有更强大的压力去压缩水,水分子中的电子会被推出原子核,水就会成为白矮星状态的物质。地球上还没有这样大的压力,太阳内部的压力可以达到这么大。这种情况下水就会被压缩到每立方厘米数吨的质量。
如果压力进一步增大,还会将水压缩成中子星那样的物质,密度可以达到十的8次方吨每立方厘米。
压力还可以进一步增大,进一步增大压力时中子星那样的物质就会被压缩成没有体积的黑洞,此时密度达到了无穷大。
对水不断的压缩,水会经历以上的过程。对其他的原子、分子进行压缩,也会经历同样的过程。宇宙中的白矮星、中子星等就是抵挡不了重力的塌缩形成的致密产物。
回答于 2019-09-11 08:43:50
水当然可以被压缩了,理论上所有的物体都可以被压缩,一颗巨大的恒星都可以被“压缩”成黑洞,更何况水了。
其实所有的物体都可以被压缩,只是难易程度不同而已
我们常见的物质有三种状态,分别是气态、液态、固态。在这三种状态中,气态是最容易压缩的,其次为液态和固态,物质之所以可以被压缩,本质是由于构成物质的粒子之间还有大量的空隙,而物质压缩的难易程度,就和粒子间空隙大小有关,我们知道构成宏观物质的粒子间存在引力与斥力,其对应关系如下图。
随着粒子间距r的减小,粒子间斥力迅速增加,这就表明物质压缩的难易程度和构成物质的粒子间距离大小有关系。其有如下规律:
a、气体
气体粒子间距离较大,粒子处于无规则自由移动状态,因此气体最容易压缩,且没有固定形状。
b、液体
构成液体的粒子间距较小,粒子处于自由移动状态,因此液体也没有固定形状,但是由于液体粒子间距离较小,所以相较于气体来说,液体比较难压缩。
c、固体
构成固体的粒子间距非常小,通常认为这些粒子在固定的位置上振动,所以固体有固定的几何形状,而且是最难压缩的物质。
随着科学发展,人类对物质的微观结构具有了越来越清晰的认识,原子是物质保持化学性质的最小粒子,但是在原子内部依然有大量的“空隙”,整个原子的质量几乎都集中在原子核上,但是原子核所占体积极小,其半径约为原子半径的十万分之一,而且即使原子核内部,也是有“空隙”的,所以即使是原子都是可以压缩的,更不用说由原子构成的宏观物质了。
之所以认为水不能被压缩,其实还是压力太小的缘故
由物质的微观结构可知,水分子直接也是存在空隙的,这就表明水必然也可以被压缩,但是水相对于空气来说,其微观粒子距离较近,表现出的斥力较大,所以要想克服粒子间的斥力,并进一步把水压缩,就需要更大的力。
研究表明,如果我们把100L水的表面施加每平方厘米1100千克的压力时,其总体积就会减小到96升,如果压力进一步增加,那么水的体积就会更小,理论上随着压力的持续增加,水的体积会越来越小,当水分子直接的距离被压缩耗尽后,构成水分子的氧原子与氢原子还可以继续被压缩,随着压力的增加,它们的核外电子会被压缩进原子核,形成中子态物质,此时这种物质的密度会达到惊人的每立方厘米的质量为8千万到20亿吨之巨,这其实也是原子核的密度,它大约是水密度的一百万亿倍,当然,这种状态的物质也不能被称之为水了。
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