假如把一百立方米的水壓縮成一立方米,結果會怎樣?為什麼?

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水的化學式是H2O,一個氫分子鏈接一個氧原子,夾角大約是104.5°。結構如下所示:

水分子中,氫和氧通過共價鍵相連,而水分子之間通過氫鍵組成網絡結構,形成宏觀上的水。水分子的體積大概是3*10^-29m3,正常情況下1m3水可以裝下1噸水。

如果把100萬立方米水壓縮成1立方米,則必須壓縮分子見的氫鍵以及原子間的化學鍵,才可以縮小水分子體積,像中演的那樣縮小物質。而縮小分子間的氫鍵以及化學鍵,現今的技術根本不可能做到。如果強力壓縮分子間距離,會使分子緊密排列,原子挨著原子。由於氫鍵距離很小,只有0.1-0.4納米長,所以小倍率壓縮可以,大倍率的即便再縮小也小不到那裡去。唯一的方式就是把原子的電子殼層“壓碎”,形成共享的電子,縮小原子空間。因為原子中99%的空間都是空的。只是這樣,形成的就是類似於白矮星的東西了。



如果是100立方米縮小為1立方米,密度是100t/m3,體積縮小100倍。水分子和原子之間“擠一擠”就可以了,還是水。但是如果是100萬立方米水壓縮為1立方米,則密度會變成1*10^6t/m3,剛好處於白矮星的密度範圍內,成了白矮星了,成了名副其實的“重水”了。


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將100萬立方米的水壓縮到1立方米,會發生什麼?這是一個有趣的問題。

“液體不能被壓縮”是一個為了簡化計算而確立的概念。事實上,對液體施加壓力是可以改變它的體積的,只是這個改變非常微小,微小到可以不影響計算結果。那麼,能不能大幅度增加液體的密度呢?

我們先從原子的結構說起。

大家都知道,原子是由原子核和核外電子構成。原子的質量99%以上集中在原子核上,但原子核只佔原子體積的非常小的比例。

圖:


氦原子結構示意圖

從上圖可見,原子體積的絕大部分是被電子雲佔據的。原子的內部實際上是非常的“空曠”。這就給壓縮原子提供了空間。

自然界中發生的“壓縮”現象

如果提供住夠大的壓力,任何物質都可以被壓縮。在自然界這種情況是非常常見的。當然,這個自然界是指的宇宙。

如同太陽這麼大的恆星,在核聚變燃料耗盡後,會發生重力坍縮,在巨大的萬有引力作用下,會形成一種叫“白矮星”的星體,一顆質量與太陽相當的白矮星體積只有地球一般的大小。這個時候,原子核外的電子被壓縮到了最低能量級。此時物質的密度達到了1噸/cm³。

圖:白矮星



如果恆星殘餘核心的質量大於1.4個太陽質量(錢德拉塞卡極限),萬有引力的壓力會把電子壓入原子核,形成中子星。中子星的密度為8千萬噸~20億噸/cm³。

圖:中子星

如果恆星殘餘的核心大於3.2倍太陽質量(奧本海默極限),就沒有什麼可以阻止恆星的重力坍縮了。它會成為一個黑洞。黑洞密度的計算方法與上面不一樣,它的體積是黑洞的“視界”,黑洞的質量越大,視界半徑就越大,所以它的密度會隨著質量的增大而減小,超大質量的黑洞甚至比空氣的密度還小。當然,它的核心被認為是一個密度無限大的“奇點”。

圖:黑洞

100萬立方米的水被壓縮到1立方米的體積,密度為100萬噸/m³,也就是1噸/cm³,對比上面的數據看出,已經達到了白矮星的密度,但遠未達到中子星的密度。

壓縮水的過程中會發生什麼?

由於水的組成為氫和氧元素,在壓縮過程中,溫度會急劇升高。在壓力和高溫的作用下,會首先啟動氫的核聚變,然後是氦的核聚變……最終水裡的氫原子會被聚變到碳,最終得到一個碳、氧核。當然,由於核聚變會使質量轉變成能量並散失掉,最終得到的質量會比100萬噸少一些。


講科學堂


水不可被壓縮。無須附加什麼樣的條件,就是這唯一的答案。主要的原因是,被壓縮了的水,一定已經不再是水了。

日常狀態下的固體也罷,液體也好,基本上都是不可壓縮的,因為組成它們的原子或者分子之間的電磁排斥力是巨大的,也就意味著原子分子之間的空間基本上是不會被壓縮的。這一點,是凝聚態物質(液體與固體)與非凝聚態物質(比如說氣體)之間顯著的區別。以物理方法壓縮液態水並帶來其體積變化的具體效果也是我們已經知曉的,比如,降溫,大家都知道攝氏零上4度的水是其密度最大即同等質量下體積最小的,此時加熱或者降溫都會導致其體積的變化,這時候,物理學家或者工程師們如果設法阻擋其體積的變化——這個變化的程度大致在每度萬分之2.5左右,即一頓水一立方米,每提高一攝氏度體積就會膨脹250毫升,半斤白酒的體積😄——盛裝水的容器一般情況下會毫無意外的被撐破!不用加熱或降溫的方法,直接施加壓力,把一立方左右的水壓縮250毫升?不好意思,我沒有經過實驗室試過,但可以想象其難度之巨大。

好,不必拘泥於實驗室的條件,設想恆星級別的萬有引力環境,水的被壓縮成為了很容易的事情,但正如開頭所說,那樣首先就改變了水的分子結構,甚至是氫原子和氧原子的原子結構,水,已然不再是水了。


郭城3點14壹伍玖


結論是不可被壓縮,除非這個世界的自然規則發生改變,也就是說穿越到另外一個規則跟本世界完全不一樣的世界,有可能被壓縮,當然也只是有可能。

為什麼這麼說呢?

首先本世界的規則是,物質、能量是不可能消失的,它是保持守恆的,有時候我們感覺到它消失了,只是因為它要麼轉化成其他形式的能量,要麼變成了另外一種物質!

比方說,水燒開了變成氣體,物質形態的變化,本質還是守恆的,光變成了熱能,這是能量形態的變化!

其次據PV=nRT,當體積無數的在被壓縮,外在的壓力勢必應順應增大,只有這樣才能保證等式兩邊的平衡,而水分子與水分子之間的間距是固定,順便提一句,水在固態冰的狀態下分子的間距要比液態下要大,所以隨著壓力的增大,分子的間距減小,液態水並不會結成冰……

但是我們都知道,通常我們看到的像金屬、石頭之類的物質,之所以是固體,緣由在於其分子的間距要遠小於液體、氣體,所以當水被壓縮後,如果可以被壓縮,那壓縮後要麼是一種更加粘稠的未知液體,要麼就是一種全新的固體,再也不會是水,是H2O,至於會是什麼東西,無法想象


缺一門牙


這個命題是不成立的,別說是10000立方,即使是10立方也不可能,因為,當你給它無限施壓的時候,它的溫度會升高,水會在高壓下沸騰,一方面,水分子之的距離在外力作用一下變小,另一方面,在溫度下距離又在增大,如果剛好距離被底消,無論你跟她施加多大的壓力,原先的1萬立方還是1萬立方?當然你硬要說這個命題成立可以辦到。結果會是隻有一立方米!


筠連城鄉生活


水是不可壓縮地初中老師沒教你嗎?


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水如果極端高溫高壓,分子鍵就會破壞,在高溫高壓,原子鍵也會破壞,水會變成等離子體,如果壓力更大,電子會被壓縮至原子核成為中子態。這時候跟水也沒關係了。

想說的是,關於能不能壓縮,要看你的適用範圍及定義。至於中子態能不能壓縮,按霍金看法,只要引力足夠大,會被壓縮為一個奇點。那裡密度將無窮大,就這樣。


浪仔001


水也壓縮不了啊!如果一定要壓縮,應該是放在容器裡,但強行壓縮,容器會爆炸啊!如果把水結冰倒可以壓縮,但一壓縮,它就變成水了啊!哈哈😄



陳文軍不會寫詩


結果是壓縮機崩爛了,或壓縮機功率太小壓不動了。

元素(原子)是物資基本顆粒體,在本宇宙中不可分割、不可破裂、不可破碎、不會消失、不可壓縮。

能壓縮的是元素(原子)組成“分子”的元素間隙,水分子的元素間隙不可能是一比一百萬,最多也就是絕對零度除二。但你只能將水分子壓縮到絕對零度就因水分子吸收壓縮機溫度而導致壓縮機降溫,壓縮機降溫導致壓縮機機體分子收緊緻壓縮機物資“分子”解體,表相是機體“崩爛”。


人腦機器人總工程師


頭條出傻子,今年特別多!


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