2020-01-06 12:49:29 佚名

老眼瞧世界

水當然可以被壓縮了，理論上所有的物體都可以被壓縮，一顆巨大的恆星都可以被“壓縮”成黑洞，更何況水了。

其實所有的物體都可以被壓縮，只是難易程度不同而已

我們常見的物質有三種狀態，分別是氣態、液態、固態。在這三種狀態中，氣態是最容易壓縮的，其次為液態和固態，物質之所以可以被壓縮，本質是由於構成物質的粒子之間還有大量的空隙，而物質壓縮的難易程度，就和粒子間空隙大小有關，我們知道構成宏觀物質的粒子間存在引力與斥力，其對應關係如下圖。

隨著粒子間距r的減小，粒子間斥力迅速增加，這就表明物質壓縮的難易程度和構成物質的粒子間距離大小有關係。其有如下規律：

a、氣體

氣體粒子間距離較大，粒子處於無規則自由移動狀態，因此氣體最容易壓縮，且沒有固定形狀。

b、液體

構成液體的粒子間距較小，粒子處於自由移動狀態，因此液體也沒有固定形狀，但是由於液體粒子間距離較小，所以相較於氣體來說，液體比較難壓縮。

c、固體

構成固體的粒子間距非常小，通常認為這些粒子在固定的位置上振動，所以固體有固定的幾何形狀，而且是最難壓縮的物質。

隨著科學發展，人類對物質的微觀結構具有了越來越清晰的認識，原子是物質保持化學性質的最小粒子，但是在原子內部依然有大量的“空隙”，整個原子的質量幾乎都集中在原子核上，但是原子核所佔體積極小,其半徑約為原子半徑的十萬分之一，而且即使原子核內部，也是有“空隙”的，所以即使是原子都是可以壓縮的，更不用說由原子構成的宏觀物質了。

之所以認為水不能被壓縮，其實還是壓力太小的緣故

由物質的微觀結構可知，水分子直接也是存在空隙的，這就表明水必然也可以被壓縮，但是水相對於空氣來說，其微觀粒子距離較近，表現出的斥力較大，所以要想克服粒子間的斥力，並進一步把水壓縮，就需要更大的力。

研究表明，如果我們把100L水的表面施加每平方釐米1100千克的壓力時，其總體積就會減小到96升，如果壓力進一步增加，那麼水的體積就會更小，理論上隨著壓力的持續增加，水的體積會越來越小，當水分子直接的距離被壓縮耗盡後，構成水分子的氧原子與氫原子還可以繼續被壓縮，隨著壓力的增加，它們的核外電子會被壓縮進原子核，形成中子態物質，此時這種物質的密度會達到驚人的每立方厘米的質量為8千萬到20億噸之巨，這其實也是原子核的密度，它大約是水密度的一百萬億倍，當然，這種狀態的物質也不能被稱之為水了。

結語

構成水的粒子之間依然存在大量間隙，因此水也是可以壓縮的，但相較於氣體來說，液體粒子間的空隙較小，所以相對於氣體來說，水的壓縮較為困難。

感謝瀏覽，我是漫步的小豆子，科學之旅，並肩前行，歡迎關注。（圖片來源於網絡）

漫步的小豆子

用注射器吸取一部分水，封住封口後去壓縮裡面的水，很難察覺出裡面水的體積會有變化。任何物體其實都可以被壓縮，水也不例外，日常生活中沒有察覺出水被壓縮是因為施加的壓力還不夠大，不能被人明顯的察覺出變化。如果將100升的水放到了太平洋馬裡亞納海溝11000米的深處，水的體積會被壓縮到大約96升。

把一滴墨水滴到一杯水中，墨水會很快擴散到整杯水中。能夠擴散到水中，說明水分子之間存在著空隙。壓縮水時，水分子之間的空隙就會變小。

兩個水分子相互靠近的時候，兩個分子的外層電子間的排斥力就會增強，會阻礙分子的靠近。壓縮水時，這種排斥力會成為阻礙水被壓縮的最主要力量。水被壓縮了，也就意味著水分子中的電子更靠近了原子核。

如果有更強大的壓力去壓縮水，水分子中的電子會被推出原子核，水就會成為白矮星狀態的物質。地球上還沒有這樣大的壓力，太陽內部的壓力可以達到這麼大。這種情況下水就會被壓縮到每立方厘米數噸的質量。

如果壓力進一步增大，還會將水壓縮成中子星那樣的物質，密度可以達到十的8次方噸每立方厘米。

壓力還可以進一步增大，進一步增大壓力時中子星那樣的物質就會被壓縮成沒有體積的黑洞，此時密度達到了無窮大。

對水不斷的壓縮，水會經歷以上的過程。對其他的原子、分子進行壓縮，也會經歷同樣的過程。宇宙中的白矮星、中子星等就是抵擋不了重力的塌縮形成的緻密產物。

刁博

水能夠被壓縮嗎？

一種物體是否能被壓縮有一個非常簡單的衡量方式，內部是否有間隙！比如一團蓬鬆的棉花，如果最小化收納有兩種方式：

1、將它裝到袋子裡，儘量裝緊實，體積將會大大縮小

2、將它裝到密封袋裡，抽真空，可以最小化收納

那麼水能被壓縮嗎？中學物理告訴我們水是不能壓縮的！水有間隙嗎？似乎沒有這種說法，我們繼續討論。

一、水分子之間有間隙嗎？

棉花的花絮與花絮之間有間隙我們肉眼就能見到，但水中的間隙我們是看不見的，即使有所謂的空隙-氣泡，那麼也會快速的浮上水面，似乎看起來沒有間隙，那麼是這樣嗎？

1、空氣被壓縮的秘密

壓縮空氣大家司空見慣，它的用途很多，工業上它是氣動工具的必備動力，民用上可以驅動木工的射釘槍，也可以作為潛水員的呼吸空間，這是因為空氣分子的間隙很大，比標準溫度下的氧氣平均分子間距為3納米，而一個氧分子的大小約為0.3納米，理論上如果要到一個個挨著的程度的話，它可以被壓縮1000倍，當然這很難！比如空氣的密度是1.293千克／立方米，液態空氣的密度是900千克／立方米，兩者相差約696倍！

而分子之間的平均間距決定了常態下物質體積的大小！

2、水的固態液態和氣態分子之間的間隙

水是一種比較有趣的物質，一般來說氣態體積最大，液體次之，固體的體積最小，但對於水來說，大約在3.98℃時的時候體積是最小的！

這是因為水分子之間的氫鍵在起作用，結冰以後水分子會形成規則的六邊形結構，但水分子中間的氫鍵，在結冰後距離並不會縮小，反而會變大，因此結冰後的體積會比水大10%左右！但水還有一種更怪異的狀態，過冷水，如果水分子沒有排列成規則結構，比如在特別純淨的水中，幾乎無擾動時就會形成類似的條件，那麼此時冰是不能形成的，但如果擾動足以打破這個水分子的無序狀態，它將會立即結成冰！

打破這個平衡或者有凝結核，就會突然將水結成冰！08年雪災時壓垮電線的就是過冷雨落在電線上不斷結冰導致了電線承載超過極限而斷裂或者鐵塔倒塌！

回到主題，作為物質，水分子間仍然存在間隙，比如水在100MPa的壓力下，水的體積可以被壓縮約4%，儘管水在一定比例上可以被壓縮，但水仍然是一種優秀傳遞壓力的液體，所以我們才有了萬噸水壓機！

二、原子內部的間隙

中學開始我們就瞭解原子內部的世界，從湯姆遜1904年提出的原子模型到盧瑟福用α粒子轟擊金箔發現原子核以後，大家在發現，原來原子核內部居然如此空蕩蕩！

盧瑟福發現除了極少數α粒子被偏折甚至被彈回以外，絕大多數都穿過了原子，這表明原子內部大部分都是空的！

那麼吃瓜群眾就有疑問了，為什麼原子內部除了幾粒帶負電荷的電子外就空無一物了，是什麼力量在支撐這個空蕩蕩的空間卻能保持宇宙中僅次於夸克簡併力的支撐力！主要有如下兩點：

1、泡利不相容原理中的兩個費米子不能處於同一狀態的電子簡併力支撐

2、電子+質子質量

因此電子需要強大的能量才能“墜入”原子核。不過也讓我們知道了只要有足夠的能量，原子的體積也能大幅縮小，最終變成中子星的物質，而壓縮它們的能量就來自於自身的引力坍縮。但現實中我們無法制造出如此強大的壓力，即使在地核也達不到！

三、原子核以下的世界

原子核內只有兩種粒子，分別是質子和中子，質子是兩個上夸克和一個下夸克組成，中子則是一個上夸克，兩個下夸克，連接夸克的是膠子，由於夸克禁閉，我們很難打開質子和中子，只能觀察受到撞擊的強子狀態來了解內部的世界！

上下夸克都是輕夸克，它的質量很輕，但中子與質子很重，這質量來自膠子的提供的結合能，因此可以瞭解，要對抗這種結合能需要更強大的能量！

但理論上這個結構也是可打破的，最終成為所謂的夸克物質，繼續往下則將成為傳說中的黑洞！

星辰大海路上的種花家

水的微觀結構

水能不能壓縮，要看有沒有能被壓縮的空間。首先，我們都知道水是由水分子構成的。水一般來說有三種形態，當然除此之外還有一些奇奇怪怪的狀態。比如說，我們都知道水達到100度就會變成水蒸氣（一個標準大氣壓的環境下），但是在海底熱泉口附近，就有300,400多的水，這就是獨立於水的三態之外的一種相態。

所以，水並不只有三種相態。而改變相態之間的變化，本質上是因為水分子之間的距離變化。

比如：水蒸氣的分子間的平均距離就要大於液態水的分子間的平均距離。也就是說，分子之間還是存在著空間的。

宏觀上就要改變壓強和溫度，微觀上其實就是改變分子間的距離。

不僅水分子之間是有距離的，我們還要知道的是，構成水分子的原子，也就是兩個氫原子和一個氧原子，它們也是可以被壓縮的。

具體來說是這樣的，構成原子的其實是原子核和電子。電子以概率雲的形式在原子核外。

而原子幾乎是空心的，原子核連1%的空間佔比都沒有。那有沒有證據呢？

盧瑟福就曾經做過一個實驗，就是拿α粒子去轟擊金箔，就發現大多數的α粒子是直接穿過去的，只有少數有偏轉角度。

而原子核是質子和中子構成的，質子和中子還可以進一步再分，也就是夸克。它們都是由3個夸克構成的。夸克被膠子傳遞的強相互作用力束縛在質子和中子內部。

這個其實也有證據的，科學家也曾經轟擊過質子，就發現轟擊的過程中，會出現有三個散射角度。不過，由於強相互作用和引力正好相反，距離越遠強度越大，因此夸克被束縛在質子和中子中，就像關了禁閉，所以我們得不到自由的夸克。

所以，我們可以來總結一下，原子幾乎是空心的，而構成原子核的質子和中子內部也是有蠻多空間的，這是因為夸克可以在強相互作用允許的範圍內自由移動。

水能被壓縮麼？

通過上面對於水微觀結構的分析，我們可以得出這樣的結論，水是由水分子構成的，水分子之間是有空間的，而水分子是有氫原子和氧原子構成的，從原子的層面，原子本身就是幾乎空心的，而質子和中子內部也蠻空曠的。

於是，我們可以得出這樣的結論，我們可以通過增大壓強，降低溫度的形式來壓縮水，可以從分子層面對水進行壓縮，那時候的水應該屬於固態。當然，理想狀態就是儘可能地增加壓強，把溫度儘可能地降低到接近絕對零度。

上面其實還是稍微具有可能操作性的，科學家是有能力在實驗室裡做到把溫度降低很低，把壓強提高到很大的水平。

接下來，我們可以繼續關注原子層面，那有沒有辦法壓縮原子呢？

實際上，目前人類不具備這樣的水平。但宇宙中有一些天體具備這樣的能力的。比如說：中子星。

一些恆星在生命的末期會發生超新星爆炸，這之後如果剩餘的質量還很大，那通過自身引力的作用，會向內壓縮。這時候，引力就會對原子的層面進行壓縮，而這個時候原子內部會出現一種電子簡併力的量子效應，它會抵抗引力，不讓電子進入原子核。如果電子簡併力也扛不住引力，這時候電子就會被壓到原子核內部。上文我們也提到了，原子幾乎是空心的，所以，當電子被壓入原子核內，就好比原子核排排隊，而大部分的電子會和質子反應生成中子，因此就變成了一堆中子排排隊壓在一起，這也就是中子星了。這也是為什麼中子星一般個頭不算很大，密度巨大的原因。

也就是說，理想狀態下，不考慮技術的話，電子是可以被壓到原子核內的，所以構成水的原子也是可以再被壓縮的，最後被壓縮成一堆中子，這時候也就不是水了。當然，理論上中子還能被繼續壓縮，最後被稱一堆夸克，所以科學家也曾預言可能“存在夸克”。所以，不考慮技術是不是能夠達到，水是有可能被壓縮成固態的水，或者中子，或者夸克的。

鍾銘聊科學

這麼說吧，這個世界就不存在不可壓縮的物體，任何物體都是可壓縮的，只是體積壓縮比不同。

因此，水當然也可以被壓縮。將一定質量的水進行壓縮時，只要壓力足夠大，水的體積也會縮小。如果水不能壓縮，那麼水就不會存在熱脹冷縮現象了。當然水在0~4攝氏度時還會存在反常膨脹。

為什麼水不易壓縮？

水不易壓縮，這取決於水的分子特性。大家可能都知道，當水結冰時，會發生反常膨脹，體積不減反增。

實驗表明水在3.98攝氏度時，密度最大，為1.0x10^3千克每立方米。水從4攝氏度降到0攝氏度時，體積會增大，密度會縮小。水在0℃時，密度為0.99×10³ kg/m3；而冰在0℃時，密度為0.91×10³ kg/m3。冰之所以能夠浮在水面上，就是因為冰的密度比水小。

水分子是極性分子，當水結冰時，水分子就會成為結晶狀態，在這種狀態下水分子間的距離會增大，體積也會增大，這也是為什麼大家說水不可壓縮。水分子之間存在分子斥力（本質上是電磁力），當水分子之間太靠近時，斥力反而會增大，正是水分子之間存在的這種斥力支撐著外界的壓力，導致水不易被壓縮。

實際上，在不改變水的化學結構時，水還是存在一定的壓縮比率的。

要想壓縮水需要極大的壓力。馬裡亞納海溝是地球上最深的地方，深度達11,000米，這裡的海水壓力相當於大約1100個大氣壓，即使在這樣的環境下水仍然是液態的，溫度大約在2攝氏度左右。在這種環境下，水的體積大約被壓縮了4%。

只要壓力足夠大，沒有什麼物體是不能被壓縮的

眾所周知，物質都是由分子、原子構成的。當壓力足夠大，不僅分子結構會被破壞，連原子結構也會被破壞。

科學研究表明，當壓強達到10^28倍大氣壓時，原子的結構會被破壞，核外電子會被壓至原子核內，與核內質子結合形成中子，形成中子態物質。這樣強的壓力也只有在中子星上才存在。處於這種狀態下的物質密度極大，每立方釐釐米質量可達上億噸。

結語

正是因為水擁有不易壓縮的特性，人類才利用它製作水壓機，用來鍛造鋼鐵。

科學探索菌

水能被壓縮，但程度比空氣小得多。它的體積彈性模量(導致體積明顯減小所需的壓力)比空氣大10000倍，但仍然是有限的。因此，例如，即使在4公里深的深海中，那裡的壓力是40兆帕，體積也只減少了1.8%，但仍有壓縮。

因為水是一種液體，液體比氣體更不易壓縮。液化氫或氧，你會發現它們幾乎不可壓縮。或者，蒸發水(容易得多)，你會發現它像氫氣或氧氣一樣是可壓縮的。

當原子相距很遠時，吸引力很小，但一旦原子接觸，就會產生強烈的排斥力，很難將原子推得更近。

小心不要把它看得太重，因為原子是有點模糊的物體，沒有精確的大小。然而，問題仍然是原子之間有一段距離，在這段距離上它們突然開始強烈地相互排斥。

對於接近理想的氣體，如標準溫度和壓力下的氧氣和氫氣，1摩爾約佔22.4升。這意味著分子間的平均間距約為3納米。一個氧分子的大小大約為0.3納米(它們不是球形)，所以分子之間的間距大約是它們大小的10倍，這意味著它們之間的力很小，很容易將它們推到一起。這就是為什麼氣體很容易壓縮。

現在考慮水。一摩爾水(0.018千克)約佔18毫升，因此水中分子之間的間距約為0.3毫米——換句話說，它們相互接觸。這是分子開始互相排斥的點，這使得它們很難靠得更近。這就是為什麼水不容易被壓縮。

壓縮(未反應的)氧氣和氫氣的混合物。如果壓縮足夠的氧氣，它就會液化成液體氧大約是1140 kg/m³，這使得氧分子之間的間距約為0.35納米。這一間距約等於氧分子的大小，因此很難壓縮液氧。可以重複計算液體氫(密度約為71 kg/m³)，會得到非常相似的結果。事實上，預計液態氫比液氧和水更容易壓縮，因為氫氣分子要小得多。

液態水的平均密度約為1000kg/m³。空氣的平均密度約為1kg/m³，所以液態水的密度大約是氣體的1000倍。把液態水壓縮在一起時，分子力變得非常強大，阻止了它被壓縮。然而，對於氣體來說，分子之間的距離之遠，以至於力要小得多(氣體不能被壓縮的主要原因是氣體中分子的動能)。