水很難壓縮,到了一定的壓力,水分子會(huì)分解,化學(xué)鍵斷裂,分解成氧和氫分子,這時(shí)就不是水了。
海水的密度為1.03,在萬米深海中達(dá)到1000多個(gè)大大氣壓,密度并沒有多大改變。因?yàn)樗拿芏扰c水溫關(guān)系更大,攝氏4度時(shí),水密度是最大的,所以深海的水有時(shí)還沒有淺海密度大。
要把水壓縮到百分之一將導(dǎo)致水分子的分解,地球上沒有這么大的壓力,人類也無法制造出這么大的壓力,因此水永遠(yuǎn)也無法壓縮到百分之一體積。
人們?cè)诖_定物質(zhì)的密度(比重)時(shí),把水的密度確定為1,根據(jù)溫度和水里含有的物質(zhì)不同,大自然中的水比重在1上下浮動(dòng)。
這個(gè)1就是代表1立方厘米的水為1克,1立方厘米就是1毫升。1立方米的水為100萬毫升,就是100萬克,1噸重。所以我們?cè)谫I液體物質(zhì)時(shí)常常用升(L)來衡量,1升就是1000毫升,一瓶酒500毫升,也就相當(dāng)500克,就是1斤。當(dāng)然乙醇的密度為0.789,我們平時(shí)喝的白酒里面含有百分之幾十的乙醇,因此500毫升就沒有1斤。
水在壓力下會(huì)升溫,因此在壓力實(shí)驗(yàn)中,需附以外部設(shè)備降溫。
隨著不斷的加壓,水會(huì)有如下表現(xiàn):
當(dāng)水在100個(gè)大氣壓時(shí),液態(tài)水會(huì)處于冰凍狀態(tài);壓力增至3445個(gè)大氣壓時(shí),同時(shí)溫度降低到-100度(攝氏度,后同),會(huì)形成高壓冰,分子間距縮;高壓冰隨著壓力增加,會(huì)達(dá)到六方晶體,水分子間隙越來越小,密度增加。
但這種密度增加是很微弱的,因此體積縮小不了多少,一般可以忽略不計(jì)。
這時(shí)如果再增加壓力,幾百萬到上億壓力,這種變化也很微弱,一直到水分子化學(xué)鍵斷裂壓碎,氫分子、氧分子也被壓碎,氫原子和氧原子成為游離態(tài),甚至核外電子逃離成為自由電子,核聚變可能會(huì)被激發(fā)。
但這時(shí),水早就不是水了,而是氫原子和氧原子的混合氣體了,這種氣體在高壓下很可能是一種原子湯稠密半流體狀態(tài)。有人認(rèn)為這個(gè)壓力極限在幾十億個(gè)大氣壓。
人類在制造金屬氫時(shí)達(dá)到了325萬個(gè)大氣壓,這是迄今為止人類能夠達(dá)到的最高壓力,因此上述水在幾百萬以上高壓下的表現(xiàn)實(shí)際上是一個(gè)理論值。
因此水被壓縮100倍的狀態(tài)是不存在的,不可能存在100立方米水壓縮成1立方米的物質(zhì)。
水的壓縮狀態(tài)會(huì)有一個(gè)質(zhì)變過程,在壓力臨界點(diǎn)之前,體積變化很小,一旦突破了這個(gè)臨界點(diǎn),水就不是水了,狀態(tài)和體積都會(huì)發(fā)生劇變。但如果一定要說壓縮100倍后是個(gè)什么狀態(tài),只能說這個(gè)物質(zhì)從過去每立方米1噸的水變成了100噸,這個(gè)密度在宇宙天體中根本算不了什么。
當(dāng)我們太陽的末日,變成白矮星的時(shí)候,這個(gè)密度就比這個(gè)大多了,還要增加10萬倍以上。100立方米水壓成1個(gè)立方米,只不過壓縮了100倍,1個(gè)立方米水由過去的1噸變成了100噸,1個(gè)立方厘米密度才有100克重,而白矮星上的物質(zhì)1個(gè)立方厘米卻有1~10噸重。中子星上物質(zhì)的密度1個(gè)立方厘米有10~20億噸重。
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