實際上水有四種形態,固態、液態、氣態,99%都不知道最後一種!

2020-11-22 騰訊網

我相信每個人都熟悉水。它是生命之源。地球上的早期生命誕生於海洋中。無論是簡單生活還是高級生活,其身體的重要組成部分都是水。例如,人體組織的70%是水,我們可以看到水對於生存的重要性。地球是擁有豐富水資源的行星。地表水佔世界總面積的71%。地下可能有更多的水。人類進入科學技術時代後,科學家開始研究和探索水。許多人可能認為水的物質太簡單了。只要學習物理學,您就會知道它是由兩個氫原子和一個氧原子組成的。它是組成的,其三種形式的轉換都比較簡單,沒有研究價值,真的是這樣嗎?實際上,這個世界越常見,越簡單的事物通常會變得非常神秘,複雜且具有很高的價值。例如,我們每天處理的時間對時間並不陌生,許多人認為時間沒有研究價值。但是實際上,直到現在,科學家們都不知道時間的本質是什麼,時間是否存在。

當然,水是現實中不可避免的事情,但是我們真的了解水嗎?許多人對水,固體,液體和氣體的形成只有三種知識,那麼水會有第四種形式嗎?許多人可能會說,水不是僅以三種方式形成的嗎?在學校,物理老師告訴我們,水只有三種形式:固體,液體和氣體。怎麼會有第四種形式?這就是科學的魅力所在。它總能找到不存在的事物,總能提高人們對世界的認識。通常情況下,水是一種普通物質,只有三種形式,這是正確的。但是,一切總是異常的。如果在極端異常條件下遇到它,通常會誕生新事物,對於水來說也是如此。眾所周知,水在不同形式之間的轉化取決於溫度。在標準大氣壓下,水的沸點為100°C。只要水的溫度達到100°C,它就會沸騰成水蒸氣。但是水的沸點不是一個固定值,它只是在標準大氣壓下,其沸點是100℃。

如果大氣壓改變,水的沸點將改變。例如,生活在高原上的人們在燒開水時只需要將溫度加熱到85°C,水就會沸騰而不是等到100°C。因為高原地區的大氣壓低於標準壓力氣壓。由此得出一個結論:水的沸點與大氣壓成正比,並且隨著大氣壓的持續增加,水的沸點將繼續增加。因此,如果我們想找到第四種形式的水,我們需要前往壓力特別高的極端地區。那麼,地球上的氣壓最強大的地方在哪裡?也許很多聰明的人都曾考慮過它-深海。沒錯,問地球大氣壓力最高的地方,那一定是海底,而海洋中最深的地方是馬裡亞納海溝,其深度可以超過10,000米。超過10,000米的海底大氣壓力是標準大氣壓力的1000倍以上,因此水的沸點非常高,達到400攝氏度以上。有人可能會說,即使Mariana Trench水的沸點超過400攝氏度,這裡的溫度也不很冷嗎?海水還是液態嗎?但實際上並非如此。這裡的海水顯示出第四種形成:超臨界水。

許多人可能沒有聽說過超臨界水。指壓力和溫度達到一定值時的水,由於高溫而膨脹的水的密度與因高壓而壓縮的水蒸氣的密度完全相同。此時,水的液體和氣體之間沒有區別,它們完全融合在一起成為高壓和高溫的新流體。從以上對超臨界水的定義來看,要形成這種水,需要滿足兩個條件,一個是高溫,另一個是高壓。然後滿足了瑪麗安娜海溝的高壓條件。高溫從哪裡來?您應該知道海床通常很冷,但是所有事物都有例外。馬裡亞納海溝(Mariana Trench)超過10,000米的海底恰好滿足高溫條件。到底是怎麼回事?我相信每個人都知道地球內部是高溫環境,而且隨著溫度的升高,溫度會越來越高。經過科學家的研究和分析,發現馬裡亞納海溝的深處實際上是地殼中最薄弱的地方。不僅如此,它也是最接近地幔的地方。

在地球的內部結構中,地幔是發生所有巖漿的地方,因此它會使馬裡亞納海溝深處的海水的環境溫度保持高溫,甚至超過400°C。因此,在這種環境下,海水將自然沸騰,並且高壓環境使沸騰的水不直接變為氣態,而是脫離了氣體和液體的臨界狀態,這稱為超臨界狀態。這種超臨界水從地下冒出,呈現出非氣態和非液態。它看起來像一縷煙霧。這些「煙」不僅包含大量海水,而且還包含熔巖中的礦物質,微生物等,是海洋生物賴以生存的食物。科學家通過發現和研究超臨界水,發現了關於地球生命起源的更多信息。科學家對地球上的生命起源做出了許多猜測。一種推測是來自地球外部,它是彗星撞擊帶來的生命種子。但是,更多的科學家認為地球的早期生命是從地球本身誕生的,而出生地是海洋。超臨界水的發現增強了科學家的認識。在地球的早期,可能在海床上有大量這種超臨界水,正是這種超臨界水成為了生命的溫床。科學家還通過研究發現,超臨界水也具有兩個重要特徵。首先,它具有很強的反應性(原始版本具有極強的氧化能力)。將要處理的物質放在超臨界水中,用氧氣和過氧化氫填充,該物質將被氧化和水解。有些還可以自燃,導致火焰在水中爆炸。另一個特點是它可以與油和其他物質混合,具有廣泛的融合能力。這些特性使超臨界水具有奇異的功能。

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