03.04 6000度的高温什么东西能承受?

不器Non


目前人类已知熔点最高的物质是“五碳化四钽铪”(Ta4HfC5),这种物质是合成的熔点可以达到4215℃,所以地球上几乎没有任何物质可以抗如此高温,都会见之融化。但实际上温度有的时候和热量并非是等价的。如果从这个角度考虑能承受6000摄氏度高温的物质就不在少数了。



但实际上我们理解中的温度和热量并不是等价的,温度高并不意味着接受到的热量就多。最典型的例子就是探测太阳的探测器,2018年8月NASA发射的帕克太阳探测器将会是第一个进入日冕层的人造物体。日冕层的温度可以达到100万摄氏度,有的人可能很疑惑,难道NASA发射的帕克太阳探测器是去“火葬”的?

当然并不会,花费数十亿元的经费送把探测器送去火葬未免太过于儿戏。 这就涉及到了一个概念,温度仅仅代表的是微观粒子热运动的程度,表现的是一种平均动能,但并不能代表热量的总数。举一个非常不恰当的例子,假如在一个接近于绝对真空的空间中有两个粒子,这两个粒子的热运动比较剧烈,那么呈现出的很可能就是较高的温度。但是这样的“高温”对于很多物质来说都是没什么作用的。因此设计抗温大约1400摄氏度的帕克探测器可以进入太阳的日冕层。
所以说这样的高温有的时候实际影响力并不大,如果6000摄氏度高温的环境热量并不高,那么很多物质都是可以承受的。其实最接近于我们日常生活的就是蒸桑拿,高温的气体我们可以承受是因为粒子密度小,如果换成相应温度的液体怕是直接被煮熟了。



科学黑洞


6000度的高温什么东西能承受?换个说法就是,在6000度的高温下哪些物体能够不融化?

物质通常是由分子或者原子构成的。从化学角度来看,融化的本质就是化学键的断裂,不同的物质具有不同的熔点,融化时所需要的热量也不同。

目前世界上最耐高温的材料是铪合金,即铪的化合物五碳化四钽铪(Ta4HfC5),标准大气压下,熔点为4215℃,它是当今世界上熔点最高的物质。即使这样,在6000度的高温下也会融化的。

目前所知,在6000度的高温下,没有任何物体能够承受。地球核心处的温度就高达6000多摄氏度,但其内部仍然是固态金属,主要成分为铁和镍。众所周知,在标准大气压下,铁的熔点为1538摄氏度,沸点为2862摄氏度。为什么铁没有成为液态或者气态呢?那是因为,地核深处的压力非常之高,大约相当于350万倍标准大气压。在这种极端环境下,物质的熔点会升高,地核深处的物质依然保持固态也就不足为奇了。


事实上,地球核心处的温度比太阳表面的温度还高,太阳表面的平均温度才5500摄氏度左右。即使这样,太阳上的物质也都处于等离子态,那是因为太阳表面的压强并不大。不过太阳核心处的温度可是高达1500万摄氏度,正是这么高的温度才能够维持氢核聚变反应。

由此可见,讨论物质的熔点或者沸点时需要考虑,所在环境的压强大小。

那么有什么物体能够承受6000度的高温?

若以实物来论,通常来说并没有。除非有超高压加持,否则任何物体都会在这样的高温下变成等离子体。等离子体又叫做电浆,顾名思义就是由带有相等电荷的离子构成的物质,等离子体在宇宙中广泛分布,宇宙中的恒星都是等离子体。

唯一能够承受6000度高温的东西就是场了。场是一种特殊的物质,它是除了实物以外物质存在的另一种形式。实物都是由粒子构成的,而场却不是。场和实物相伴相生,场也具有能量和质量。在自然界中常见的场有电磁场和引力场。

(上图为物体周围电磁场的形态示意图)

大家可能都知道,在核反应过程中,反应物的温度非常高,通常都高达上亿度。太阳内部进行的核聚变反应靠引力进行约束(引力约束),地球上显然无法提供这种条件。地球上没有任何容器能够承受这么高的温度,只能另寻他法。

为此科学家们想到了一种方法,名叫磁约束。核反应时物质都处于等离子状态,这正好为磁约束提供了便利。自然界中的磁铁磁力太弱,显然是适应不了这个工作的。还好我们发现了超导体,利用超导体可以产生超强的磁场。我们利用超导体做成一个牢笼,通上电后就可以形成超强的磁场,将核反应物置入其中,就可以避免其与容器直接接触,以免损坏容器。托卡马克装置就是利用磁约束来实现可控核聚变反应的环形容器。


其实除了这种方法,在地球上还有另一种可行的核反应约束方法,名叫惯性约束。惯性约束是怎么回事呢?就是利用超强的激光束或者带电的高能粒子束形成一个密集的牢笼,当核反应物触碰到这些能量束之后,就会被反弹回去,因为利用了粒子的惯性,故称之为惯性约束。目前主流的还是利用激光进行惯性约束,激光核聚变装置差不多就是这个原理。

(上图为激光核聚变装置的示意图)

目前可控核聚变虽然能够在实验室中实现,但还有很长的路要走,距离实用阶段还有很长的路要走。

耍个小聪明,空间是承载一切事物的平台,不要说6000度的高温,就算来个10亿度也没问题。哈哈!


科学探索菌


人类已知的所有材料都不能承受6000℃的高温,前提是一定压力下,物质熔点在高压下增加,地核中就有大量的铁镍以固态形式存在。宇宙中能够承受这么高温的物质更多。

6000℃的温度并不算很高,宇宙中有大量的物质在超过6000℃的温度下存在,不过由于温度太高,基础粒子的热运动十分剧烈,物质粒子被电离,形成带电的等离子体,恒星中就都是这样的物质,它们在热的催动下以极快的速度热运动并随机发生碰撞,又在压力的帮助下,极少数的粒子和碰撞发生核聚变反应,形成新的元素核。不过这里的物质已经不是我们日常生活中所见到的物质形态了,而是高活跃状态的离子态,按照题主的话,这样的物质大概不算什么东西吧。

虽然常见的材料都无法承受6000℃的高温,但是那一般指在常压下。物质的熔点定义即在一定压力下,纯物质的固态和液态呈平衡时的温度,也就是说在该压力和熔点温度下,纯物质呈固态的化学势和呈液态的化学势相等。明确表示所谓的熔点和压力有密切关系。铁的密度比铁水稍大一些,当外界压力增大的时候,压力成为阻止铁的体积变化的因素,限制铁水融化,要达到固态的化学势和液态化学势相等,就需要在更高的温度下平衡。

所以尽管地心的温度很高,可能在5000-6800℃,但外地核是液态,内地核由于压力极高铁的熔点升高反而保持固态,而常压或者真空条件下,铁遇到5000℃的高温,也早就气化然后变为等离子体了。相反如果是融化后体积变小的物质,压力升高熔点却降低,压力成为了协助物质体积缩小的因素,汞就是这样的一种金属。

地球上常规条件下熔点最高的物质为钨,3390摄氏度-3430摄氏度;目前人类制造的最能耐高温的材料,熔点大概4200℃,已经比较接近太阳表面的温度了。


来看世界呀


应该问“6000度的高温什么东西可以不融化?”

融化可以看成化学键的断裂,不同的物质有不同的化学键,比如离子键、共价键、金属键。在离子键中,如果增加正负离子携带的电荷量,理论上可以提高它的融化温度。



虽然现实中没有能承受6000度高温不融化的物质,也不能武断的否定。比如在化学史上,一度认为高氯酸、浓硫酸就是强酸,直到发现了超强酸。世界上已开发和研制了比硫酸、盐酸、硝酸酸性强几百万倍,甚至几十亿倍的超强酸。物质的量为1:0.3的氢氟酸和五氟化锑混合时的酸性强度要比无水硫酸(100%)的强度强约大1亿倍。因此,超强酸这个词语是迫不得已用上的,以前的强酸太丢人了。


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