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水能被压缩么?强行压缩水会出现什么事?能做得到么?

先直接给出答案,水并不特殊,它是可以被压缩的。

宇宙中大多数的物质都可以压缩

如果非要问宇宙中是不是存在不可压缩的东西,我能想到的第一个东西是:黑洞。当然了,黑洞还能不能压缩,客观地说,我们还不得而知。毕竟,对于黑洞内部的情况,我们是知之甚少,我们甚至没有能力去判断我们的理论是不是对的。

除了黑洞之外,不能再被继续压缩的想必就是基本粒子,比如:夸克,电子之类。而我们也知道水是由水分子组成的,水分子又是由氢原子和氧原子构成的,原子又是由电子和原子核构成的,原子核内有质子和中子,它们又都是夸克构成的。

至于电子和夸克再往下还可不可再分,至少依据目前的理论来说,是不可再分的。也就是说,物质最极致和粗暴的排列方式就应该是能把夸克和电子整整齐齐不留缝隙地拍排列。当然,这种情况,我们还没有见过。可我们见过原子核级别的天体,那就是中子星。

中子星就是电子被压到了原子核当中,中子排排列(其实中子星表面还是有电子的),不过中子星内还是有缝隙的,但它的密度已经是极其高了。一勺子中子星就得上亿吨。而中子星实际上就是被引力压出来的。

水的结构

那水能如何压缩呢?

我们都知道,水是由分子构成的,而水分子并不是整整齐齐压缩在一起排列的。它们其实是十分躁动的,活蹦乱跳的。所以,这就需要有空间可以折腾,所以水分子之间是有缝隙的。

如何压缩?

而水分子之间的缝隙不同,就会有不同的相态。如果从宏观上看,这和压强、温度有关。条件的不同,就会有气态,液态和固态等相态。而究其本质,实际上是分子之间的距离导致的。比如:水蒸气的分子间距离就会大一些,而液态水和固态水的分子间距离就会小一些。

所以,我们首先是可以通过加压,降温的方式,来使得水分子之间的距离变小,这其实并不难。所以,从这里,我们就可以得出结论,水从分子层面是可以被压缩的。

不仅如此,如果我们不考虑技术问题,那我们还可以从原子层面对水进行压缩。实际上,原子几乎都是空的,99%的区域都是“空”的,而原子核和电子只占了很小很小的一点空间。如果我们把原子比喻成足球场那么大的话,那原子核恐怕也就只有一只蚂蚁那么大。

也就是说,原子内部还有大片的空间可以用来压缩。需要克服的其实是电子的简并压力。这种电子的简并压力来自于泡利不相容原理。这个原理你可以大致理解成,电子可以按照一定规则进行排列,这种规则产生一种抵抗外界压力的量子效应。

所以,如果能够克服电子的简并压力,实际上也是可以做到把水进一步进行压缩。在宇宙中,中子星依靠的就是自身的引力来打败电子简并压力,成功地把电子压到原子核内。这个质量大概要1.44倍以上的太阳质量,也被称为钱德拉塞卡极限。

在不考虑技术的情况下,如果我们能够把水中原子内的电子压入到原子核内,那将会得到一个密度极其大的物质,为什么这里不说水了呢?因为大部分的电子进入原子核后,会和质子发生反应变成中子。所以,这个水在被压缩后就已经不是水了,而是极其微小的中子星。如果,我们还能进一步地进行压缩,那有可能得到微小的夸克星,当然我在强调一下,这是不考虑技术的理想状态下。

因此,我们可以下结论说,水是可以被压缩的,可以压缩的是水分子之间的距离,用常规手段就能实现。而如果不考虑技术问题的理想状态下,水可以进一步压缩其中的原子内的空间,把水压成微型中子星的状态,甚至是夸克星的状态。

阿波罗网责任编辑:王和 来源:钟铭聊科学 转载请注明作者、出处並保持完整。

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