強行壓縮水會發生什麼?壓縮到極限會變成黑洞,把地球吞掉

2021-01-16 華箋流香

水由氫原子和氧原子構成,原子的質量主要集中在原子核上,但是原子核的體積非常非常小。

如果一個原子有一個足球場那麼大,原子核只有足球場中間趴著的螞蟻那麼大。從體積上來說,原子的體積比原子核的體積要大10,000億倍。

而且,在原子核外圍運行的電子體積是無窮小。

所以,原子中間絕大部分都是空隙,當然是可以壓縮的。通常水不能被壓縮,是因為原子核和電子都帶電,接近的時候會產生強大的斥力(包括簡併壓力)。

水難以壓縮,但是也不是完全不能壓縮。

大家坐好,現在我們就開始壓縮水的旅程,看看在高壓下水到底會發生什麼變化。

在1萬個大氣壓之內,水的體積幾乎不會變。

在15萬個大氣壓下,一個1米×1米×1米的立方體水,會變成0.99米×0.99米×0.99米,水的體積只會縮小百萬分之1。

這個時候什麼也不會發生。

繼續增大壓力,加壓到45萬個大氣壓。分子之間的距離縮短,分子內部的共價鍵斷裂。然後氫原子在液體狀態下旋轉,部分電子脫離原子核的束縛。這個時候水會變顏色,從透明變成了不透明和黑色。

繼續加壓到480萬個大氣壓,這個壓力已經超過了地球最中心的壓力(380萬個大氣壓)。

這個時候水會突然從黑色變得有光澤,核外電子變成金屬中的電子,這就是所謂的金屬氫。

這樣巨大的壓力,可以用金剛石頂砧實現。

●2017年,美國哈佛大學西爾維拉團隊最終在465到495 GPa之間的壓力下製造出了金屬氫。

480萬個大氣壓,是地球上機械壓力能夠實現的極限。

在木星的內部也有這樣的壓力,所以木星的內部有一大團金屬氫。

但是,即使壓縮到這個程度,氫原子離能夠產生核聚變的程度還差得很遠。

繼續加壓到3000億個大氣壓。這就是太陽內部的壓力,這個時候水的體積會縮小到原來的1%。1米×1米×1米邊長的水立方體,會壓縮成0.22米×0.22米×0.22米的水立方體。

如果這個時候的水(當然這個時候已經不是水了,為了方便我們仍然這樣叫)仍然維持常溫,仍然不會發生核聚變。

因為這個時候原子核和原子核之間的距離仍然非常巨大,而且它們之間有強大的庫倫斥力。

維持3000億個大氣壓的壓力,同時把水的溫度加熱到一千五百萬度,才會產生極其緩慢的核聚變。

因為不可能4個原子核同時碰在一起,只有兩個原子核按照概率碰撞,每4個氫原子平均要700萬年才能變成一個氦原子。

這還要藉助一種所謂的隧道效應,來跳過電斥力形成的能量壁壘(隧道效應的強弱和溫度有關)。

在這種情況下,0.22m×0.22m×0.22m的氫氧混合等離子漿體只能放出0.04瓦的功率。連一個LED的燈珠都點不亮。

在地球上實現如此高的壓力和溫度,需要藉助雷射的光壓。

這個裝置通常用來模擬核爆炸,中國的模擬裝置叫做神光,美國的叫做國家點火裝置。

美國國家點火裝置,位於加利福尼亞州,全稱為:勞倫斯利弗莫爾國家實驗室美國能源部國家點火設施,簡稱NIF。

這個裝置使用192個雷射器,把光束投射到靶室中間的一個含有聚變材料的微型玻璃球上,產生極高的溫度和壓力,點燃聚變材料。

NIF中使用的雷射束從主振蕩器開始,作為一個單一的低能(紅外)雷射脈衝,持續時間從100萬億分之一秒到250億分之一秒。光束被分成48個新的光束,通過單獨的前置放大器,每束光的能量會提高100億倍。

然後,這48束光束中的每一束又分成4束新的光束,被送入192個主雷射放大器系統。每束光通過特殊的玻璃放大器和可調反射鏡來回傳輸,將光束再放大約15000倍,將其波長轉換為紫外線。

最後,192束光被射入直徑10米的真空靶室,在1/10,000億秒的時間內,在雷射器的聚焦中心可以產生1億度的高溫和1000億個大氣壓,引發核聚變。

這是人類能夠製造的最高的壓力和溫度,只有在這種情況下,水才會爆炸。

繼續增加壓力,把一立方米的水壓縮成半徑1.68*10^-26米的小球,水會變成一個噸級別的微型黑洞,就會把地球給吞掉。

但是,這是地球上的技術無法實現的。

理論上,歐洲強子對撞機可以製造出極其微小的黑洞,但是由於質量太小,黑洞會很快蒸發。

相關焦點

  • 水能被強行壓縮嗎?據說壓縮到極限會變成黑洞,將一切吞噬
    據說壓縮到極限會變成黑洞,將一切吞噬大家都知道,水是我們日常生活當中,比較常見而且必須的一種生活元素,嚴格來說,水是屬於一種非常難以被壓縮的物質,而水的分子之間的距離極小,所以水在比較常規的壓力之下,是根本無法被直接壓縮的,當然,這並不是意味著水無法被壓縮,從理論上面來說,水在特定的溫度之下,密度會變大,這也就是說明了,如果強行壓縮水,其實還是能夠辦到的。
  • 強行「壓縮水」會發生什麼?壓縮到極限,或變成黑洞,將地球吞掉
    水能被壓縮嗎?在我們印象中,萬物皆可壓縮,但確實很少會見過壓縮液體的。其實,水只是難以壓縮,但是也不是完全不能壓縮。對此,有人真的做過相關的實驗,結果如何,讓我們一起來看看吧。眾所周知,水是由水分子構成的,水分子則是由一個氧原子和兩個氫原子構成的。為了壓縮它,科學家選用金剛石對頂砧來壓縮水,這種設備儀器的強度常常可以高達幾十個GPa。可以看到,1萬個大氣壓時,水的體積幾乎不會變。繼續增大壓力,水分子之間的距離會縮短,分子內部的共價鍵斷裂,從低密度狀態壓縮成了高密度的狀態。
  • 水能夠壓縮成黑洞?假如強行壓縮水,會發生什麼?
    水能夠壓縮成黑洞?假如強行壓縮水,會發生什麼?生活當中,大家按壓某一樣東西,基本上都會變小或者是變扁,比方說一塊麵包如果用手按壓的話,它將會從長方形變成扁平狀,那水如果被按壓之後又會出現什麼樣的效果呢?
  • 強行壓縮水會發生什麼?
    所以,原子中間絕大部分都是空隙,當然是可以壓縮的。通常水不能被壓縮,是因為原子核和電子都帶電,接近的時候會產生強大的斥力(包括簡併壓力)。 水難以壓縮,但是也不是完全不能壓縮。 大家坐好,現在我們就開始壓縮水的旅程,看看在高壓下水到底會發生什麼變化。 在1萬個大氣壓之內,水的體積幾乎不會變。
  • 水可以被壓縮嗎?強行壓縮會發生什麼?
    但是在日常生活中給我們的感受是:水沒有辦法進行壓縮,因此在液壓系統中才可以進行精準的控制和傳遞壓強。當然了液壓系統中並不用水作為介質,因為水的粘度太小,容易洩漏不好密封,主要用的還是液壓油。雖然在實際的應用中可以這樣理解「水不可以被壓縮」,同時這也並不影響使用,主要還是因為一般條件下水被壓縮形變完全可以忽略不計的。
  • 如果強行壓縮一滴水,會發生什麼?科學家:或會出現新星球!
    一滴水被壓縮會發生什麼?如果能實現,可能會製造出新的黑洞!一個剛剛出鍋非常柔軟的饅頭,我們用手擠壓之後就會變成非常小的一坨,這就是一個不斷壓縮的過程。既然這些物體可以被壓縮,那麼我們日常生活當中最常見的水,如果被強行壓縮之後會產生哪些變化呢?
  • 水可以被壓縮嗎?水被壓縮後會變成什麼樣?
    畢竟,「液體不能被壓縮」這個概念深入人心,不過,這不過是一個為了簡化計算而確立的概念,從事實的角度出發,水其實是可以被壓縮的,而且任何的液體都可以被壓縮,只需要施加壓力就可以改變它的體積,只不過,壓縮後的液體改變是非常小的,小到可以忽略不計,所以,科學家們才會為了簡化計算,表示「液體不能被壓縮」。
  • 將水強行壓縮,體積變小後會發生什麼?可能造出一顆星體!
    將水強行壓縮,體積變小後會發生什麼?可能造出一顆星體!對每個生物來說,水是必不可少的一大資源,它在地球上的含量頗為豐富,佔據70%的面積,一個人每天要攝入足量的水,如果長時間沒有水的供應,身體平衡就會遭到破壞。
  • 水可以壓縮變成黑洞,如果強行壓縮水,會有什麼後果?
    那麼我們生活中最常見的水被按壓之後會是什麼效果呢?我們都知道,正常溫度下的水是液態的,高溫時候是氣態,低溫時候便是固態。這不僅是水的三種可變形態,自然界的大部分事物在不同的溫度下也呈現為不同的形態。如果水被按壓的話,肉眼上看其體積會變小。那麼它們是如何變小的呢?
  • 普通的水被壓縮後會變成什麼?科學家稱:有可能會變成黑洞?
    水是大自然的產物,也是人類和地球上動植物所不可缺少的物質。我們都知道,水可以變成江河,也可以形成美麗壯觀的瀑布,水是維持地球上所有生命不可或缺的重要物質。這部分的科學家認為:地球本來就含有水,約在46億年前,太陽系中的某個含有大量水資源的彗星相撞擊,散開的星際塵埃逐漸變大,最後形成了如今的地球。為了解開水的身世之謎,科學家對水進行了一系列的研究。從微觀上分析,發現水的密度與水溫有關。通常情況下,水溫越低,水的密度就越高,溫度約在4℃時密度就能達到最大。4℃以下的水可以變成固態,形成了我們看到的冰。
  • 水真的不能被壓縮嗎?那麼強行壓縮水會發生什麼?
    地球上71%的表面積都覆蓋著水,因此水是最常見的一種物質,河流中你可以看見、下雨的時候你可以看見、日常生活中的居民用水、海洋中含有更巨量的水,水是生命之源,水不僅是誕生生命的最重要物質,至今還是維持生命生存的最重要物質,根據研究表明,人體體重中單單水重量的比例就佔了70%,由此可見不僅地球充滿水,而且人體也充滿了水分。
  • 水不能壓縮?如果將水無限壓縮會發生什麼?結果令人出乎意料
    實驗證明水在3.98攝氏度時,水分子之間的距離最小,因此在3.98攝氏度時水的密度最大,如果將溫度降低或將壓強增高,水分子之間的氫鍵就會相連而變成結晶,也就是冰,這種狀態下水分子之間的距離反而會增大,相應的密度也會下降。這就是通常認為水不能壓縮的原因。現實中因為各種原因,水還是有一定的壓縮係數的,只是壓縮比率很小,通常 可以忽略不計。
  • 水能被壓縮麼?強行壓縮水會出現什麼事?能做得到麼?
    先直接給出答案,水並不特殊,它是可以被壓縮的。宇宙中大多數的物質都可以壓縮如果非要問宇宙中是不是存在不可壓縮的東西,我能想到的第一個東西是:黑洞。當然了,黑洞還能不能壓縮,客觀地說,我們還不得而知。
  • 水是不可壓縮物質,那麼強行壓縮水會出現什麼事?怎麼做到?
    實際上,水是可以被壓縮的,不過由於水本來就是液體,所以壓縮水不能跟壓縮氣體相比,想要將水壓縮是很困難的。我們都知道,水的密度跟溫度有關,大概在4攝氏度的時候,水的密度達到最大,一旦溫度高於或者低於這個溫度,水的密度都會相應減小。
  • 如何才能壓縮液態水?壓縮後的水會變成一種全新的狀態
    水是日常生活中最常見的物質之一,動植物的生存離不開水。作為一種普遍的溶劑,液態水使得各種化學反應能夠更快發生。一般來說,液體很難被壓縮,看似液體不像固體物質那樣緊密,但水的密度確實已經相當大了。相對於密度最大的氣體而言,水更接近於一種固體。
  • 上學時老師告訴我們水不可壓縮,那麼強行壓縮水會變成什麼?
    我們通常所說的「水是不可壓縮物質」並不是絕對的,雖然我們上初中高中時,老師也確實是這麼說的,但那只是一般情況,是基於我們日常生活認知下的結論,畢竟我們的傳統概念裡水確實確實不可被壓縮的! 其實不要說水,理論上任何物質都是可以被壓縮的,只要壓力夠大,就可以被壓縮!
  • 把太陽壓縮成黑洞,地球會怎樣?科學家:是死亡也是新生
    其實,這並不是一個聳人聽聞的問題,太陽在若干億年後有可能就會變成黑洞,黑洞是宇宙中目前已知最極端的天體,很多人都知道,黑洞幾乎可以吞噬宇宙中任何物質,即使是光也無法逃脫黑洞的引力。什麼是黑洞?根據奧本海默極限,恆星級黑洞的質量下限是太陽質量的3倍,不是所有恆星都有機會變成黑洞的,因為質量太小無法坍縮,而是形成中子星或白矮星。
  • 液態水為何那麼難以被壓縮?壓縮後的水會變成一種全新的狀態
    水是日常生活中最常見的物質之一,動植物的生存離不開水。作為一種普遍的溶劑,液態水使得各種化學反應能夠更快發生。一般來說,液體很難被壓縮,看似液體不像固體物質那樣緊密,但水的密度確實已經相當大了。相對於密度最大的氣體而言,水更接近於一種固體。
  • 水可以被壓縮嗎?假如強行壓縮水會有什麼後果?科學家告訴你答案
    地球上的水資源一直都是很豐富的,70%以上都有水的附著,作為生命之源,不管是人類還是動植物,其實都是離不開它的。之所以叫做水,是因為它呈現的方式是液態,當然也會根據環境及溫度的差距,演變成固態或者氣態。
  • 水能被壓縮麼?強行壓縮水會有什麼嚴重的後果?
    科學家在操作這個實驗的過程當中,就在顯微鏡線觀察到了水被壓縮的過程,液態水逐漸在超強的壓力逐漸變成固態,而後使得水分子之間的氫鍵斷裂,從低密度狀態壓縮成了高密度的狀態。也就是說,持續地壓縮,實際上水會被壓成「固體」,但是這個「固體」不同於我們常見的冰,而是密度要遠高於冰的固體。