在地球上把一立方的水壓縮成一立方厘米可行嗎?如果可行,有哪些方法?

建平-


水是很難壓縮的。不光是水,液體都比較難以壓縮。

隨著壓強和溫度的增加,液體的密度會有微小變化,比如水,0攝氏度升到1攝氏度時,體積會膨脹1/273。大多數情況下可以忽略其影響,因此液體的密度是一個常數。

根據液體這個性質,法國B.帕斯卡在1653年提出了帕斯卡定律,指出由於液體的流動性和密度不變性,封閉容器中,不可壓縮靜止流體中任一點受外力產生壓力增值後,此壓力增值會瞬時間傳至靜止流體各點。

人們利用這一原理製成水壓機和各種液壓設備,可以用比較小的力使壓力逐級放大,取得巨大的壓力。比如萬噸水壓機,在巨大的壓力下,水並沒有被壓縮,而是將壓力原封不動的通過機械放大傳遞出去。

所以,在地球上,只有氣體能夠比較容易的壓縮,要使1立方米的水壓縮成0.99立方米都做不到,怎麼可能壓縮成0.000001立方米呢?

這種把除氣體以外的物質,壓縮1000000倍的情況只有在白矮星上才能做到。

白矮星上面重力和壓力巨大,使物質的性質發生了變化,因此從原則上來講,它不是把水壓縮小了,而是從根本上改變了水的性質,使其變成了一個電子簡併態的物質,再也不是水了。

白矮星是一箇中等恆星(小於太陽質量8倍的恆星)死亡後的殘骸,比如太陽的最終結局就會成為一顆白矮星。這是由於太陽中心核聚變的燃料已經燃燒殆盡,沒有了巨大能量的支撐導致中心坍縮,巨大的引力把太陽收縮為一個緻密的小球,這個球只有地球大小,比原來的體積小了129萬倍。

當然這個質量已經沒有原來太陽大,因為由於引力變小難以吸引外圍物質,太陽變成一個紅巨型,膨脹部分漸漸崩潰散發到太空,減少了一部分質量,但中心那個變成白矮星的質量還是佔有太陽的大部分。

一個那麼巨大的恆星縮小成如此一個小球,這個表面重力的巨大可想而知。但中子星、黑洞的情況更極端。

白矮星的表面重力等於地球表面重力的10億倍。在這樣的高壓下,原子都被壓碎了,電子脫離了軌道變成了自由電子,原來被電子膨脹充盈的99的原子空間被壓縮了,原子被擠在了一起,所有的物質都不在是原來的物質,成了單一的一種簡併態物質。

宇宙中還有比這更極端很多的物質,中子星就比白矮星要極端多了,一個比太陽大8倍以上的恆星大爆炸後,中心收縮成一個半徑10公里的球,上面的1立方厘米有10億噸重!想想都可怕。

當然這個中子星與黑洞相比,又是小巫見大巫了,黑洞中心是一個沒有體積的奇點,質量卻有幾百萬乃至幾百億個太陽質量!

但這些物質早已經就不是我們地球上的物質了,所以所謂水壓縮100萬倍一立方米壓縮成一立方厘米的說法在地球上是行不通的,而且不能簡單的用壓縮來表述,那是一種極端的崩塌,物質的蛻變。

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時空通訊


如果把1立方米的液態水(假設密度為1000千克/立方米)壓縮為1立方厘米,那麼,它的密度將會劇增到10^9千克/立方米。這意味著1升這樣的水,所具有的質量高達1000噸。事實上,這個密度已經達到了白矮星的級別。所謂的白矮星,已經不是普通的物質了,目前的人類根本不可能實現這樣的極端壓縮。

水是由水分子組成,如果給水不斷加壓,水分子之間的氫鍵會先斷裂,密度逐漸增加。如果進一步壓縮,將會導致水分子的氫氧鍵斷裂,密度又進一步增加。到了這種程度,繼續壓縮將會變得很困難,因為氫原子和氧原子的外層電子之間會產生相當強大的排斥力,使得原子之間無法近距離接觸。

只有壓力變得足夠大,才能導致原子的電子殼層破裂,原子核將會被緊密擠壓在一起。由於泡利不相容原理,電子之間將會產生巨大的電子簡併壓力,這就更難克服了。到了這一步,物質的狀態被稱為電子簡併態,其密度將會變得極高。在宇宙中,只有中低質量恆星在死亡後將會演變成這樣的狀態,這就是白矮星。

恆星是因為擁有極高的質量才能把自身壓縮成白矮星,要知道,像太陽這樣質量是地球33萬倍、半徑是地球109倍的龐然大物,被壓縮成白矮星之後,其體型只有地球那麼大。因此,人類根本沒有辦法把物體壓縮成電子簡併態。


火星一號


我們先來看,在一個標準大氣壓下,在3.98攝氏度時,水的密度剛好為1000千克每立方米,也就是說一噸重每立方米。

如果把這個一立方米的一噸水極限壓縮,一直壓縮,壓縮到體積僅有1立方厘米,這就變成了1立方厘米的物質足有一噸重。

那麼,來看,這是什麼樣子的物質呢?

白矮星,沒錯,就是低質量恆星的演化末期產物。很顯然,這是人力所不能及的,在地球上,人類沒有辦法將一立方米的水壓縮成一立方厘米。

白矮星上的物質密度為1000000克每立方厘米,而地球的密度僅為5.5克每立方厘米,差距已經很明顯。

簡要說說白矮星的由來,低質量恆星(通常為8倍太陽質量以下的恆星),在演化末期時,拋掉了大部分的質量,當恆星核心還剩下不大於1.44倍的太陽質量時,就會成為一顆穩定的白矮星。

也就是錢德拉塞卡極限。

白矮星是恆星重力坍縮後的高密度產物,由於自身不再產生抵抗重力坍縮的能量,就是不再進行恆星核聚變,所以,能維持得了形狀,保持這樣的形態不再繼續坍縮下去全靠電子提供的電子簡併壓,也就是泡利不相容原理。


一枚遊戲科幻迷


完全可以,甚至還可以繼續壓縮成黑洞,原子內部百分之99.9999是真空,把原子壓碎後整個體積只有千分之一不到,繼續加壓,原子核碎掉了,這時候地球就是幾個足球場大小的中子星,再繼續加壓,壓縮成夸克,這時候地球有汽車大小,已經非常不穩定了,再把吃奶的勁用上,夸克碎了,組成夸克的能量團這時候你看見地球變成籃球🏀大小瞬間消失,


香飄飄菜籽油芝麻香油


暫時沒有辦法可行。以目前的技術來說只能進行有限的壓縮,體積減小非常有限。

一般來說物質有三態,氣液固。可以把氣體進行壓縮,得到液體,然後把液體壓縮形成固態,工業上液氮,液氧等都是經過低溫加壓對應的氣體得到的。理論上是這樣的,那這裡問題也就來了,為什麼不能通過壓縮水形成固體冰呢。這裡要引入一個氫鍵的概念。一般情況液態轉固態體積是會變小的,但水不同尋常。稍微有點常識的同學都知道夏天把一拼裝滿的水的瓶子放冰箱冷凍,拿出來發現瓶子體積變大了,有的瓶子甚至被撐破了。這就是因為氫鍵讓水分子之間的間距形成一定規律,反而讓體積增大。這裡就已經出現很大的阻礙了。因為分子間作用力是非常巨大的,想要從物理層面克服一立方水的分子間作用力所需要的能量大到難以想象,而且目前技術上也沒有容器能抗住這種壓力。

假設如果有辦法進行壓縮,那麼也不會生成冰,而是要改變水分子的狀態了,那也就不能叫水了。根據密度公式,一立方水質量一噸,壓縮成一立方毫米,密度相當大。基本屬於小恆星塌縮後的密度了。


指上輕紗


地球上,無論是自然條件下還是人工條件下,都無法如此大幅度的壓縮水或其它任何液體和固體物質的體積。真正能夠改變液體和固體體積的方法,相對於機械壓力和方法,更有效的是熱力學方法,即加熱或者降溫,這樣會使液體和固體物質體積產生每攝氏度萬分之一左右的體積變化,也就是密度的變化,變化程度依不同的物質種類而不同。

簡單地說,作為凝聚態的物質(液體與固體),基本上是不可被壓縮的。在地球以外的恆星系統內可能會有極端壓力條件,這時,水分子將會被壓碎,只剩下質子中子和電子的組合了,此時我們將會發現,作為生命中最重要的組分的水,已經不存在了,常態之下,不過是水能夠存在的一個狹窄的物理窗口,在宇宙之大的各種極端條件之下,水的概念,如冰塊和玻璃瓶一般脆弱,一壓即碎,水便不再是水。


郭城3點14壹伍玖


照我看來,這根本就是不可行的,我們都知道水還有其它的液體,固體都是很難壓縮的。

在地球上,別說把水的體積壓縮到原體積百萬分之一,就連是壓縮到原體積的99%也很難做到啊。

標準狀態下,一立方米的水的質量為1噸,如果把一立方米的水壓縮到一立方厘米,那麼它的密度將會變成原來的100萬倍!一立方厘米水質量有一噸,一立方米水的質量將會有100萬噸。


這個密度已經很接近白矮星的密度了,白矮星是質量小的恆星老年之後的狀態,在演化末期時,拋掉了表面大部分物質,最終留下的一個高密度的核心。白矮星在自身強大的引力下,原子都被壓碎了,電子變為了自由電子,原子和原子被擠到了一起,物質也不是原來的物質了,而是稱為電子簡併態。

在地球上想要模仿這一過程那是無法做到的,我們無法給水提供這麼大的壓力,就算是能夠提供這麼大的壓力,在地球上也沒有哪個容器能夠承受如此大的壓強。如果給水施壓的話,水分子之間的氫鍵會首先斷裂,進一步壓縮的話,水分子將會變成氫原子和氧原子,到了這個時候,再壓縮那就是不可能了,原子與原子之間巨大的斥力使得彼此無法靠近,要想靠近的話我說過那只有在白矮星或者是中子星上才有可能實現。


鏡像宇宙


該設想不可行,違反科學現實。

在標準大氣壓下,純水的密度為1000kg/m^3,若將一立方米水的體積壓縮為一立方厘米,則水的密度會變為1000kg/cm^3,也就是說每立方厘米的水有一噸重,這樣的密度也只有白矮星才有。

在給水加壓的過程中,水的密度還沒有達到一噸每立方厘米,水的分子結構就會破裂,組成水的氫氧原子結構也會隨之崩塌,這個過程中會發生核反應,

此時化學中的水已經不存在了,存在的只是一團凝聚態粒子。因此這個設想根本實現不了。


科學探索菌


可以這樣說,把水壓縮到這種密度,完整形態的水分子就會被壓碎,是不可能以分子形式存在的。這種密度也只有恆星塌縮能夠達到。


一立方的水質量也就是一噸,也就是說要把一噸重的水壓縮成老拇指大小。

宇宙中能和這媲美的,至少都是白矮星等特殊天體!

比如太陽從紅巨星塌縮白矮星,這是太陽必須走的路,當物質燃燒完以後,由於沒有足夠能量抵抗萬有引力,巨大的外殼會向內部塌縮擠壓,形成一個至密的碳核,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,也就是一噸,有些可以達到幾十噸的量級。



也許你會說我天方夜譚。但可以告訴你,比這恐怖的高密度天體宇宙中還有,比如中子星,每立方厘米質量可以達到8000萬噸到20億噸質量。


一立方厘米的質量相當於亞洲最大人工湖――密雲水庫總蓄水質量。

再大的,就只有黑洞了……沒人知道它的密度。


良良引力波


現有的技術和設備根本不可能實現的,不用去浪費時間思考有什麼方法。不考慮壓縮水的過程中會發生的反應,一定條件下,這相當於將水的密度從1g/mL提高至1000000g/mL,這麼高的密度已經相當於白矮星的密度了。


這個壓縮過程是難以實現的,因為白矮星一樣的密度下,水是不可能在這樣大的壓力下存在的,也就是說根本不存在這樣一立方厘米的水。隨著壓力的增大,氫原子和氧原子之間力的平衡就會被打破,再加壓就有可能發生核反應了,完全不是想象中的壓縮了。
未來要是有機會,往白矮星那裡倒水就行了,這個可能比人造設備來壓縮會實際多了。


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