一立方米的水被压缩成一立方厘米,这意味着水的密度是正常水的9次方的10倍,这意味着一升这样的水(其实高密度水已经不是水了)的质量达到1000吨。通常我们喝的矿泉水大部分是500ml。你敢想象一瓶矿泉水有500吨重吗?我们上学的时候老师大概告诉我们水是不能压缩的,这是一般情况,依靠人类现有的技术真的很难压缩!但是只要有足够的压力,任何物体都可以被压缩,当然水也不例外,而且这种情况在宇宙中随时都会发生,我们的太阳在50亿年后也会经历这个过程!
因为一立方米的水被压缩成一立方厘米后,它的密度和其他的密度非常接近,物质成分也会非常接近,所以绝对不会是水,而是一种比铁还重的重金属!而太阳核心的温度高达1500万摄氏度,压强达到3300亿个大气压。即使是这样恐怖的环境,最多也只能让太阳聚成铁,气体的出现就更不可思议了。显然地球上不可能有如此不可思议的环境!水分子内部也不致密。水分子的分子式是H2O,意思是每个水分子由两个氢原子和一个氧原子通过共价键组成,这些原子之间有间隙。进一步说,这些原子是由原子核和电子组成的,在它们之间,还是很空的。他们有多空虚?科学家告诉我们,原子内部999999%以上是空的。
可以看出,只要压力足够高,水就可以被大大压缩,所以问题来了。如果把100立方米的水压缩成1立方米会怎么样?在这种情况下,水的体积缩小了100倍,如此巨大的压缩已经超过了水分子之间的距离,这意味着水分子之间的氢键会断裂,那么我们得到的是大量“分散”的水分子吗?答案是否定的。为了压缩水,我们必须对它做功。从能量的角度来说,是将外界的能量转化为水的内能,这与温度密切相关。一般来说,物体的内能越高,其温度就越高。显然,要把100立方米的水压缩成1立方米,必须有巨大的能量输入,这些能量会转化为水的内能(不计能量损失)。
所以可以说,如果把水压缩到这样的程度,它的温度会大幅上升,具体会上升到多高?其实可以参考一个例子太阳。由于太阳质量巨大,其核心物质在太阳本身的重力作用下会被高度压缩,同时产生极高的温度。数据显示,太阳的核心温度高达1500万摄氏度,这里的物质密度约为每立方厘米150克。经过简单的计算,我们可以得到,100立方米的水压缩成1立方米,材料密度可以达到100克/立方厘米,与太阳核心的材料密度相差不大。所以100立方米的水压缩成1立方米,其温度会异常高。打破水分子中氢原子和氧原子之间的共价键只需要几千摄氏度。随着温度的进一步升高,原子中的电子会得到足够的能量脱离原子核,物质的状态会转化为等离子体。所以可以说,在这种情况下,这些物质不再是水,而是大量的血浆。
理论上是可以被压缩的,但是实际操作是很困难的,原因是这样的:
要想压缩物体就必须克服物体分子间的分子力
分子力是组成物体的分子间的作用力,它只有当物体分子间的距离小于10的负9次方的时候才存在(或者说表现出来,大于这个距离接近于0)
一般的气体很容易就可以别压缩,是因为气体分子的距离大约在10的负9次方左右,他们之间的分子力几乎等于0,所以压缩气体比较容易
而通常状态下的固体和液体,它们分子间的平均距离在10的负10次米方左右,这时的分子力处于另一种平衡状态下(分子力实际上分为引力和斥力,这两种力同时共存,并且随着分子间的距离减小而增大,当分子间的平均距离等于10的负10次方米的时候引力等于斥力,分子力为0,大于这个距离而小于10的负9次方时引力大于斥力,大于10的负9次方米二力都接近于0,小于10的负10次方米的时候斥力大雨引力),如果我们压缩液体,这时由于液体分子间的斥力增长的很快,所以很难被压缩(这部分内容在高中物理中有更详细的介绍)
举个例子,用油桶装满油,在外力的作用下,油桶的体积会变小(但不油桶的铁被压缩了),那是不是里面的油就会被压缩呢实际上是不会的,因为在压缩油桶 的时候会发现,油桶里的油会不断的从油桶中渗出
水、空气、阳光是绝大多数生命每天都接触的三种自然因素,相对于空气和阳光来说,水更加可观具体,但这并不代表我们真的了解水。水能够被压缩吗?先别脱口而出,答案可能没有你想象中那么简单。
古人云:“抽刀断水水更流,举杯消愁愁更愁”,这句古诗用连绵不断的水来形象地比喻诗人心中不可消除的忧愁,从侧面也反应了水这种物质很多时候都让人无可奈何。为什么这么说呢?当水呈现气态的时候,它是虚无缥缈的;当它是液态的时候不断流动,没有固定的形态;它变成固态之后,有时候又坚不可摧。人类对水的这种无奈中似乎都隐藏着一个较为深刻的问题,水是否能够被压缩?
对于这个问题,有人说能,也有人说不能。说能的人认为只要外界加以一定的条件,通过施压的方式就能将水压缩。说不能的人举出了现实中液压系统里的水无法被压缩的事实。那么水到底能否被压缩呢?要想弄清楚这个问题,需要从水的基本构成说起。众所周知,世间万物都是由基本粒子构成的,水也不例外。科学家们很早就在化学上发现了水是由水分子构成的,而水分子又由两个氢原子和一个氧原子构成的。
当然氢原子和氧原子之间的结合并不简单地粘在一起,而是通过氢键的方式连接在一起。氢键的存在让水能够在三种形态之间自由切换,当外界环境因素作用破坏了氢键后,原来的液态水或固态水就会转变成气态水。当外界因素让氢原子和氧原子之间的氢键重新建起来后,气态水又会变回液态水或者固态水。由此看来,只要水分子保持稳定的状态,氢键就必不可少。
一旦氢键存在后,氢原子和氧原子之间就有了固定的距离,这就为压缩水分子提供了前提。但是化学家们通过研究发现,要想在不破坏氢键的情况下缩短氧原子与氢原子之间的距离,这样的工作实在是太难了。那么是否有其他方式能够实现水分子的压缩呢?实际上虽然水分子之间并没有其他键相连,但是它们也存在一定的距离,因此同样能够通过施加压力让水分子之间更加紧凑,这就是液态水变成固态水的原理之一。
或许有人会说,这样的压缩根本不是本质上的压缩,有没有办法能够让氢原子和氧原子的内部结构也被压缩呢?理论上原子的内部结构确实是可以被压缩的,因为原子核外还存在着“大量”的空间。这个“大量”是相对原子核与电子而言,如果将原子比喻成一个篮球场的话,那么其中的原子核比一个篮球还要小,就跟别说电子的大小了。这也意味着原子的结构是存在被压缩的基础,然而要想做到这一点也是几乎不可能的。
如果有朝一日人类掌握了压缩原子内部空间的技术,那么离点石成金也就不远了。因为无论是点石成金还是压缩原子,两者都可看作是改变了原子的性质,让原本的元素变成另外一种元素。
一滴水有多大的威力?将其压缩后,或有机会造出一颗星球!
按照地球的组成成分,水是地球上最丰富的资源,它达到70%以上的面积。它是生命之源,所有的动物都无法离开水。一般情况下,水大多以液态的形式呈现,它的变形是最为常见的,会受温度的影响,当温度高于100摄氏度时,会变成水蒸气,低于零下摄氏度时,又会凝固成冰,这样的相互转换已经成为一种常态。
水的具体形态
对水颇有了解的人都知道,当水凝结成冰后,体积会发生膨胀,例如用塑料袋装满水,将其放入冰箱中,凝结成冰,过一段时间后,冰会将袋子直接撑破。由此可见,冰比液态水的威力强得多。有人提出这样一个问题,如果将水强行压缩体积变小,会带来怎样的后果呢?科学家对这一问题有过深入的剖析。惊奇的发现,如果人类真的能够将压缩水,有机会造出一颗星球。一滴水有多大的威力?将其压缩后,或有机会造出一颗星球!
不难发现,生活中的许多物体都可以压缩,例如超市中的压缩饼干,它既方便携带也易填饱肚子,压缩的方式是让体积变小,但各方面都没有明显的变化,不过科学家发现在宇宙中有一种物质是无法压缩的,那就是黑洞内部的奇点,这个奇点拥有无限大的密度,体积也很小。它的原理与宇宙大爆炸有着很多相似之处,由于它的体积已经够小了,所以压缩的可能性更小。
水分子是怎样构成的?
懂物理学的人都知道,水分子由氢原子和氧原子构成,它并不是一成不变的,无时无刻都在运动着,分子运动的激烈程度可以展现出温度的高低。换句话来说,水蒸气的风险较大,液态水和固态水的分子间,距离就比较小一些,其实压缩水分子的方式有很多,其中有两种方式最为常见,那就是降温和加压。
降温是最简单的,完全不涉及到技术的问题,可以从原子层对水进行压缩,将原子弹做足球场,它占据了一小部分,相当于蝼蚁般渺小,完全有足够大的位置活动。如果这一层面突破的话,对水分子进行加压,需要克服一种力,那就是电子的简并压力,它最为关键,将这些束缚全部突破,人类便能造出一颗巨大的星体,威力无穷。
宇宙中有很多星体都是高压高温的产物,例如太阳、中子星。它们的形成需要具备很多的条件,压缩水分子亦是如此,等到未来有一天人类能够实现这项技术,就能造出宇宙中的任意一颗星体,也能任意毁灭一颗星体,这样的技术是极为先进的,目前还需等人类技术再有所突破
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。
但是如果一直增大压强,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。
水——被称为生命之源的液体,是地球上最常见的物质之一。我们所在的地球被72%的水所覆盖着,水成为了生命存在的必需品。我们人体的绝大部分呢也是水,可以说我们生活的环境离不开水。
地球上的生物也离不开水,虽然在空气中水的占比并不多,但是水却是空气的重要的组成部分。可以说是离开水所有的生物都要灭绝。
水十分重要,但是组成水的元素却是极其简单的氢氧元素。水的化学式是H₂O,分子量
是180152。
纯水导电性十分微弱,是一种极弱的电解质。但是日常生活中的水却有着不差的导电性,原因是为什么呢是因为水中溶解了许多其他电解质,这些电解质中的阴阳离子存在于水里面,所以水有了很明显的导电性。
水也是在自然界中存在着自然三态的物质。气态,液态和固态,而这三态对应的三种现象蒸发、沸腾、凝结都是在自然界中可以找到的,当真是自然界的鬼斧神工。
在398 时水的密度达到最高,所以这也是冰会浮在水面上的原因。水在结成冰之后体积会增加,在温度高于398 时密度随着温度的升高而变小。
水的沸点是会随着气压的大小而改变的,在高原地区缺少氧气海拔高的地方大气压变低,水的沸点变低,看着烧开的水却是拿手摸着不烫手,所以在高原地区使用高压锅去烧水做饭。
水也是一种液体,水的压缩便是液体的压缩,而液体的压缩则是指在温度一定时,液体在压力情况之下让液体体积发生变化。
有了理论依据,我们可以推测出水是可以被压缩的。但是实际上在现实生活中,水的压缩是极其困难的,要想压缩水则需要克服分子间的作用力,分子力则是分子间的作用力。
分子力表现为,两者相距很远时的表现出来的相互吸引,两者相距很近的相互排斥。在比较之下气体压缩比液体压缩更容易,气体的分子间隔距离最大,液体的分子间的间距介于气体和固体分子间间距之间。
比气体分子间距小的液体分子间的分子力则是大于气体分子间的分子力,所以在压缩时需要克服的分子力比气体需要克服的力更大一点。所以在液体压缩时所需要的力量是比气体压缩时所需要的力量更大。
仔细研究分子。分子由不同的或者相同的原子构成,原子则是电子和原子核构成。
电子在原子核周围的运动轨迹构成了电子云,电子云是类似于一种模型,用来描述电子在原子核外的运动轨迹,而通俗的理解一下压缩是通过压缩物体体积,那么构成物体的分子间也会距离减小。
核外电子所处的电子云空间则会有一种力去阻碍两者距离减小,积小成大。生活中的物质则是由无数的分子构成的所以所需要的力量则是更大,在现在的技术水平中还是无法实现完美的水压缩,也许在无数年之后我们终会实现这个想法。
水在我们传统的物理观念之中是不可以被压缩的,因为水分子是相当稳定的,这种结构很是稳定,想要改变它不是不可以,而是说非常难,因为据物理学家的估算,想要改变水的形态,通过压强压缩的方式要达到1万个大气压以上,才能够把水从液态变成固态。
水在自然状态下分为气态液态和固态,气态就是空气中的水蒸气,液态就是流动的水固态就是温度下降到零度以下水会结冰所产生的一种东西,但是在物理学中可以通过加大压强的方式,在常温状态下,不是零下的状态下把水变成固体,理论上来说可以做到,科学家在实验室里也确实做到了,但是我们是做不到的,因为那个压强不是我们能提供的,1万个大气压,没有足够的设备是做不到的,起码要用到金刚石这些坚硬的东西才能保证器具的安全。
在我们初中的物理观念之中,老师就跟我们说,水的状态可以通过温度去改变,但是不能通过压强去强行改变,在常规温度情况下,常规的环境之下这是对的,也就是所谓的常温长压,但是如果你把压强降低了或者提升了水都会发生形态上的改变,压强下降到800或者900的时候他就会沸点下降,比如在青藏高原特别高的地方,大气压已经从1000帕左右下降到900帕,那它的温度就是从100度下降到90度乃至80度,温度没有改变,但是沸点改变了,这就是压强对水液所造成的影响。
水是生命之源,任何生物的生存几乎都离不开水,人类更是这样,想要去强行改变它,除了通过改变温度改变形态之外,很难强行改变,你可以通过通电的方式分解出氢气和氧气,但是其他的用途上想改变水的状态,尤其是压缩,那会变得很是困难。
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