在地球上把一立方的水压缩成一立方厘米可行吗?如果可行,有哪些方法?
在地球上把一立方的水压缩成一立方厘米可行吗?如果可行,有哪些方法?
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水是很难压缩的。不光是水,液体都比较难以压缩。
随着压强和温度的增加,液体的密度会有极其微小变化,大多数情况下可以忽略其影响,因此液体的密度是一个常数。
根据液体这个性质,法国B.帕斯卡在1653年提出了帕斯卡定律,指出由于液体的流动性和密度不变性,封闭容器中,不可压缩静止流体中任一点受外力产生压力增值后,此压力增值会瞬时间传至静止流体各点。
人们利用这一原理制成水压机和各种液压设备,可以用比较小的力使压力逐级放大,取得巨大的压力。比如万吨水压机,在巨大的压力下,水并没有被压缩,而是将压力原封不动的通过机械放大传递出去。
所以,在地球上,只有气体能够比较容易的压缩,要使1立方米的水压缩成0.99立方米都做不到,怎么可能压缩成0.000001立方米呢?
这种把除气体以外的物质,压缩1000000倍的情况只有在白矮星上才能做到。
白矮星上面重力和压力巨大,使物质的性质发生了变化,因此从原则上来讲,它不是把水压缩小了,而是从根本上改变了水的性质,使其变成了一个电子简并态的物质,再也不是水了。
白矮星是一个中等恒星(小于太阳质量8倍的恒星)死亡后的残骸,比如太阳的最终结局就会成为一颗白矮星。这是由于太阳中心核聚变的燃料已经燃烧殆尽,没有了巨大能量的支撑导致中心坍缩,巨大的引力把太阳收缩为一个致密的小球,这个球只有地球大小,比原来的体积小了129万倍。
当然这个质量已经没有原来太阳大,因为由于引力变小难以吸引外围物质,太阳变成一个红巨星,膨胀部分渐渐崩溃散发到太空,减少了一部分质量,但中心那个变成白矮星的质量还是占有太阳的大部分。
一个那么巨大的恒星缩小成如此一个小球,这个表面重力的巨大可想而知。但中子星、黑洞的情况更极端。
白矮星的表面重力等于地球表面重力的10亿倍。在这样的高压下,原子都被压碎了,电子脱离了轨道变成了自由电子,原来被电子膨胀充盈的99的原子空间被压缩了,原子被挤在了一起,所有的物质都不在是原来的物质,成了单一的一种简并态物质。
宇宙中还有比这更极端很多的物质,中子星就比白矮星要极端多了,一个比太阳大8倍以上的恒星大爆炸后,中心收缩成一个半径10公里的球,上面的1立方厘米有10亿吨重!想想都可怕。
当然这个中子星与黑洞相比,又是小巫见大巫了,黑洞中心是一个没有体积的奇点,质量却有几百万乃至几百亿个太阳质量!
但这些物质早已经就不是我们地球上的物质了,所以所谓水压缩100万倍一立方米压缩成一立方厘米的说法在地球上是行不通的,而且不能简单的用压缩来表述,那是一种极端的崩塌,物质的蜕变。
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网友解答:
我们先来看,在一个标准大气压下,在3.98摄氏度时,水的密度刚好为1000千克每立方米,也就是说一吨重每立方米。
如果把这个一立方米的一吨水极限压缩,一直压缩,压缩到体积仅有1立方厘米,这就变成了1立方厘米的物质足有一吨重。
那么,来看,这是什么样子的物质呢?
白矮星,没错,就是低质量恒星的演化末期产物。很显然,这是人力所不能及的,在地球上,人类没有办法将一立方米的水压缩成一立方厘米。
白矮星上的物质密度为1000000克每立方厘米,而地球的密度仅为5.5克每立方厘米,差距已经很明显。
简要说说白矮星的由来,低质量恒星(通常为8倍太阳质量以下的恒星),在演化末期时,抛掉了大部分的质量,当恒星核心还剩下不大于1.44倍的太阳质量时,就会成为一颗稳定的白矮星。
也就是钱德拉塞卡极限。
白矮星是恒星重力坍缩后的高密度产物,由于自身不再产生抵抗重力坍缩的能量,就是不再进行恒星核聚变,所以,能维持得了形状,保持这样的形态不再继续坍缩下去全靠电子提供的电子简并压,也就是泡利不相容原理。
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网友解答:
如果把1立方米的液态水(假设密度为1000千克\u002F立方米)压缩为1立方厘米,那么,它的密度将会剧增到10^9千克\u002F立方米。这意味着1升这样的水,所具有的质量高达1000吨。事实上,这个密度已经达到了白矮星的级别。所谓的白矮星,已经不是普通的物质了,目前的人类根本不可能实现这样的极端压缩。
水是由水分子组成,如果给水不断加压,水分子之间的氢键会先断裂,密度逐渐增加。如果进一步压缩,将会导致水分子的氢氧键断裂,密度又进一步增加。到了这种程度,继续压缩将会变得很困难,因为氢原子和氧原子的外层电子之间会产生相当强大的排斥力,使得原子之间无法近距离接触。
只有压力变得足够大,才能导致原子的电子壳层破裂,原子核将会被紧密挤压在一起。由于泡利不相容原理,电子之间将会产生巨大的电子简并压力,这就更难克服了。到了这一步,物质的状态被称为电子简并态,其密度将会变得极高。在宇宙中,只有中低质量恒星在死亡后将会演变成这样的状态,这就是白矮星。
恒星是因为拥有极高的质量才能把自身压缩成白矮星,要知道,像太阳这样质量是地球33万倍、半径是地球109倍的庞然大物,被压缩成白矮星之后,其体型只有地球那么大。因此,人类根本没有办法把物体压缩成电子简并态。
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网友解答:
可以这样说,把水压缩到这种密度,完整形态的水分子就会被压碎,是不可能以分子形式存在的。这种密度也只有恒星塌缩能够达到。
一立方的水质量也就是一吨,也就是说要把一吨重的水压缩成老拇指大小。
宇宙中能和这媲美的,至少都是白矮星等特殊天体!
比如太阳从红巨星塌缩白矮星,这是太阳必须走的路,当物质燃烧完以后,由于没有足够能量抵抗万有引力,巨大的外壳会向内部塌缩挤压,形成一个至密的碳核,也就是白矮星。
白矮星的密度最少都是每立方厘米1000000克以上,也就是一吨,有些可以达到几十吨的量级。
也许你会说我天方夜谭。但可以告诉你,比这恐怖的高密度天体宇宙中还有,比如中子星,每立方厘米质量可以达到8000万吨到20亿吨质量。
一立方厘米的质量相当于亚洲最大人工湖――密云水库总蓄水质量。
再大的,就只有黑洞了……没人知道它的密度。
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网友解答:
该设想不可行,违反科学现实。
在标准大气压下,纯水的密度为1000kg\u002Fm^3,若将一立方米水的体积压缩为一立方厘米,则水的密度会变为1000kg\u002Fcm^3,也就是说每立方厘米的水有一吨重,这样的密度也只有白矮星才有。
在给水加压的过程中,水的密度还没有达到一吨每立方厘米,水的分子结构就会破裂,组成水的氢氧原子结构也会随之崩塌,这个过程中会发生核反应,
此时化学中的水已经不存在了,存在的只是一团凝聚态粒子。
因此这个设想根本实现不了。
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网友解答:
(首)根本不可能。二个原因,没有如此大的压力,也没有承受如此大压力的容器,由于这二个原因,就是把一立方米压缩一点点也很难办得到。
力,分为外部压力与内力(四种基本力),内力是能够做到的,并且地球大小、体积的物体,也能压缩到一立方厘米大小,甚至更小。但是时间上要用亿年来计量。
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网友解答:
暂时没有办法可行。以目前的技术来说只能进行有限的压缩,体积减小非常有限。
一般来说物质有三态,气液固。可以把气体进行压缩,得到液体,然后把液体压缩形成固态,工业上液氮,液氧等都是经过低温加压对应的气体得到的。理论上是这样的,那这里问题也就来了,为什么不能通过压缩水形成固体冰呢。这里要引入一个氢键的概念。一般情况液态转固态体积是会变小的,但水不同寻常。稍微有点常识的同学都知道夏天把一拼装满的水的瓶子放冰箱冷冻,拿出来发现瓶子体积变大了,有的瓶子甚至被撑破了。这就是因为氢键让水分子之间的间距形成一定规律,反而让体积增大。这里就已经出现很大的阻碍了。因为分子间作用力是非常巨大的,想要从物理层面克服一立方水的分子间作用力所需要的能量大到难以想象,而且目前技术上也没有容器能抗住这种压力。
假设如果有办法进行压缩,那么也不会生成冰,而是要改变水分子的状态了,那也就不能叫水了。根据密度公式,一立方水质量一吨,压缩成一立方毫米,密度相当大。基本属于小恒星塌缩后的密度了。
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网友解答:
完全可以,甚至还可以继续压缩成黑洞,原子内部百分之99.9999是真空,把原子压碎后整个体积只有千分之一不到,继续加压,原子核碎掉了,这时候地球就是几个足球场大小的中子星,再继续加压,压缩成夸克,这时候地球有汽车大小,已经非常不稳定了,再把吃奶的劲用上,夸克碎了,组成夸克的能量团这时候你看见地球变成篮球
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