6000度的高溫什麼東西能承受?換個說法就是,在6000度的高溫下哪些物體能夠不融化?
物質通常是由分子或者原子構成的。從化學角度來看,融化的本質就是化學鍵的斷裂,不同的物質具有不同的熔點,融化時所需要的熱量也不同。
目前世界上最耐高溫的材料是鉿合金,即鉿的化合物五碳化四鉭鉿(Ta4HfC5),標準大氣壓下,熔點為4215℃,它是當今世界上熔點最高的物質。即使這樣,在6000度的高溫下也會融化的。
目前所知,在6000度的高溫下,沒有任何物體能夠承受。地球核心處的溫度就高達6000多攝氏度,但其內部仍然是固態金屬,主要成分為鐵和鎳。眾所周知,在標準大氣壓下,鐵的熔點為1538攝氏度,沸點為2862攝氏度。為什麼鐵沒有成為液態或者氣態呢?那是因為,地核深處的壓力非常之高,大約相當於350萬倍標準大氣壓。在這種極端環境下,物質的熔點會升高,地核深處的物質依然保持固態也就不足為奇了。
事實上,地球核心處的溫度比太陽表面的溫度還高,太陽表面的平均溫度才5500攝氏度左右。即使這樣,太陽上的物質也都處於等離子態,那是因為太陽表面的壓強並不大。不過太陽核心處的溫度可是高達1500萬攝氏度,正是這麼高的溫度才能夠維持氫核聚變反應。
由此可見,討論物質的熔點或者沸點時需要考慮,所在環境的壓強大小。
那麼有什麼物體能夠承受6000度的高溫?
若以實物來論,通常來說並沒有。除非有超高壓加持,否則任何物體都會在這樣的高溫下變成等離子體。等離子體又叫做電漿,顧名思義就是由帶有相等電荷的離子構成的物質,等離子體在宇宙中廣泛分布,宇宙中的恆星都是等離子體。
唯一能夠承受6000度高溫的東西就是場了。場是一種特殊的物質,它是除了實物以外物質存在的另一種形式。實物都是由粒子構成的,而場卻不是。場和實物相伴相生,場也具有能量和質量。在自然界中常見的場有電磁場和引力場。
(上圖為物體周圍電磁場的形態示意圖)
大家可能都知道,在核反應過程中,反應物的溫度非常高,通常都高達上億度。太陽內部進行的核聚變反應靠引力進行約束(引力約束),地球上顯然無法提供這種條件。地球上沒有任何容器能夠承受這麼高的溫度,只能另尋他法。
為此科學家們想到了一種方法,名叫磁約束。核反應時物質都處於等離子狀態,這正好為磁約束提供了便利。自然界中的磁鐵磁力太弱,顯然是適應不了這個工作的。還好我們發現了超導體,利用超導體可以產生超強的磁場。我們利用超導體做成一個牢籠,通上電後就可以形成超強的磁場,將核反應物置入其中,就可以避免其與容器直接接觸,以免損壞容器。託卡馬克裝置就是利用磁約束來實現可控核聚變反應的環形容器。
其實除了這種方法,在地球上還有另一種可行的核反應約束方法,名叫慣性約束。慣性約束是怎麼回事呢?就是利用超強的雷射束或者帶電的高能粒子束形成一個密集的牢籠,當核反應物觸碰到這些能量束之後,就會被反彈回去,因為利用了粒子的慣性,故稱之為慣性約束。目前主流的還是利用雷射進行慣性約束,雷射核聚變裝置差不多就是這個原理。
(上圖為雷射核聚變裝置的示意圖)
目前可控核聚變雖然能夠在實驗室中實現,但距離實用階段還有很長的路要走。
耍個小聰明,空間是承載一切事物的平臺,不要說6000度的高溫,就算來個10億度也沒問題。哈哈!
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