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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:
回答于 2019-09-11 08:43:50
压缩饼干相信大家都吃过,压缩空气可能大家也都是司空见惯吧!那么水可以被压缩吗?
一般我们都会说,水当然是可以被压缩的,而且水被压缩后体积会变小,密度会增加。科学家研究发现水在某一个温度下,密度是最大的而体积是最小的,但是如果一旦偏离这个温度,体积就会变大,这样说来的话,水貌似是不能被压缩的。
到底水可以被压缩吗?
理论上来说世间万物都可以被压缩,因为它们都是由微观粒子组成的,主要是分子和原子。
水是生命之源,有液体,固态,气态三种形式。我们平时说的压缩其实是对一个物体施加压力而使之形态发生变化,这样体积就会变小密度变大。在日常生活中,水给我们的感觉是不可以被压缩的,其实水是一个不可压缩的物质本身这个说法就是不对的,水只是压缩很难,因为水分子间的距离很小。
水的基本构成是水分子,是由一个氧原子和两个氢原子构成的,而水在常规压力下是不会被压缩的,但是如果压力极大的话就会使得水的密度极大,这样子水才会被压缩。
那如果一直一直的提高压力,水会被压缩成什么呢?
学过化学的人都知道水的化学键是非常稳定的,所以压强变化一点点是不会引起什么变化的,如果继续增大压强可能会看见有固体析出,其实这个时候水就变固体。
但是一直增大压强,把氢分子中的分子键破坏掉的话,就会形成一个个原子,然后环境的压力再增大的话,那么分解出来的原子就会靠拢在一起引发核聚变反应,理论上来说持续的再增大压强,最终的结果就会制造出一个黑洞。
回答于 2019-09-11 08:43:50
如果把。全宇宙星球小行星的水。装载一个。无限小的圆会变成奇点吗
回答于 2019-09-11 08:43:50
这个问题你要从微观角度来看待,事实上微观角度思考有些问题会有意想不到的效果。
水的组成是H2O,也就是两个个氢原子和一个氧原子共价键连接的组成方式,三个原子形成大约104.5度的夹角,在液体水中,有大量的水分子存在,水分子与水分子之间也有氢键。但是到此我们就不得不分两种情况来解释这个问题带来的一些问题的思考。
分子之间是存在间隙的,间隙随着内能的变化而变化,比如我们靠温度来提高或者降低内能,分子间隙就会变大或者减小,在宏观角度,水就会蒸发(分子间隙变大),或者结冰(分子间隙减小),大部分容易降温体积都会减小,至于为什么冰的体积大于水:因为冰具有四面体的晶体结构.这个四面体是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体.这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%、因此冰的密度较小,体积增大。整个过程水分子没有发生变化,是物理变化。
但是如果我们采用压缩的方式来减小分子间隙,由于加压的不均匀或其他多重复杂原因会直接导致氢氧共价键破坏,成为新的物质,这是化学变化,更何况现在的加压手段通常为表面加压,很难达到题主希望的加压程度。
回答于 2019-09-11 08:43:50
水可以压缩吗?
我们日常生活中知道液压系统,液压系统说白了就是利用液体的压力来传输动力。给人的一种感觉是液体,或者说水是不能被压缩的。
但事实真的是如此吗?答案当然是否定的,事实上,只要足够给力,万物即可压。
今天,我们就来好好聊一聊:水是不是可以被压缩?
体积模量
要了解这个问题,我们就得像了解一下水的结构。我们都知道,万物都是由原子构成的,水也不例外。首先,水是由水分子构成的,水分子则是由一个氧原子和两个氢原子构成的。
衡量物质能不能被压缩,我们常常用到的是体积模量的概念。这个体积模量也被叫做不可压缩量。具体来说,就是当一个物质受到表面四周压强时,形变程度的度量。
不同的物质,实际上,体积模量也不太一样。通过下图,我们就会发现,实际上,水的体积模量并不算大,钢和金刚石在这方面的表面要远比水出色得多。也就是说,从原子的层面来看这个问题,水实际上还是可以被压缩的。只是压缩得程度并不是肉眼可以直观地看出来而已。而体积模量相对较小的空气,压缩的效果就非常明显。 但你可能要说了,这些都是理论,有没有相关的实践呢?
事实上,这个还真的有,有人真的有做过相关的实验,它们选用的就是体积模量非常大的金刚石来做。
具体来说,科学家是用金刚石对顶砧来压缩水,这种设备仪器的强度常常可以高达几十个GPa。我们根据下图,可以知道,想要压缩水,这个压强大概要给到1GPa到10GPa左右。因此,利用金刚石对顶砧来操作这个实验是绰绰有余的。
科学家在操作这个实验的过程当中,就在显微镜线观察到了水被压缩的过程,液态水逐渐在超强的压力逐渐变成固态,而后使得水分子之间的氢键断裂,从低密度状态压缩成了高密度的状态。也就是说,持续地压缩,实际上水会被压成“固体”,但是这个“固体”不同于我们常见的冰,而是密度要远高于冰的固体。
因此,水其实是可以被压缩的,而且在压缩过程当中,会发生化学键的断裂。
原子层面
其实水能被压缩还可以从原子层面来看,我们都知道,万物都是由粒子构成,水也是如此,一般来说,粒子并不是整整齐齐排列的,而是比较散漫的。
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