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、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,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,人體也充滿水。
地球是一顆水球
在地球上水會以三種形式存在,分別是固態、氣態和液態,由於水的氣態和液態具有流動性,因此氣態水和液態水可以在任何空間存在,也正因為液態水和氣態水具有流動性,因此平時我們想抓水是抓不住的,只能把水變成固態,而把水變成固態除了使用冰箱降溫以外,還有其他辦法嗎?當然有,那就是壓縮水,可能很多人都不同意這種說法,因為曾經我們在讀高中的時候聽老師講過,水是不可能被壓縮的,那麼水真的無法被壓縮嗎?
水以三種形式存在:固態、氣態和液態,水的氣態和液態具有流動性
其實水是可以被壓縮的,因為水也是由自然界中最基本的分子、原子組成的,首先我們來看看水的化學式,它的公式是H2O,通過這個化學式我們知道一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子組成的,而水又是由眾多的水分子構成的,因此壓縮水其實就是壓縮水內部水分子的間距,如果能夠把水分子的間距縮短的足夠小,那麼水就可以被壓縮成為不同的形態,因此只要是由分子構成的物質都可以被壓縮,而水是可以被壓縮的,所以這裡就不討論水是否可以被壓縮,而是討論水在不同的壓強之下,會變成什麼形態。
水分子化學式
目前形容壓強的大小一般都會使用多少個標準大氣壓,所謂標準大氣壓是在地球海平面所受到的標準大氣條件下的壓力,它的值為為101kPa,是壓強的單位,那麼這個壓強有多大呢?通俗點講,就是在標準大氣壓下,一平方釐米受到的壓力為10牛頓左右,10牛頓就是1千克的物體舉起1米的力量,就是1平方釐米受到的壓力為1公斤,相當於指甲大小的地方受到1千克的壓力。那麼要把水從液態壓縮成為其他形態,需要多少個標準大氣壓呢?
水冰
科學家估算需要1GPa~10GPa,也就是1萬到10萬個標準大氣壓才能改變水的形態,如此巨大的壓強在自然界中顯然是不存在的,只能在實驗室中找,目前實驗室能夠做到的最大的壓強達到幾十萬個標準大氣壓,而這種技術就叫做金剛石壓砧技術,金剛石壓砧可以輕鬆地對水進行壓縮,因為壓縮水只需要1萬到10萬個標準大氣壓,後來科學家發現利用金剛石壓砧對水進行壓縮的時候,水會從液態形式變成固態形式,也就是水冰,而當把壓強消除的時候,水又會迅速的從固態冰變成液態水。
木星內部壓強超大,核心變成一個金屬核
在宇宙中還存不存在比金剛石壓砧更大的壓強呢?當然存在,像太陽系中最大的行星木星核心的壓強就達到1000萬個標準大氣壓,也可以稱作1TPa(10^7個大氣壓),如果以這種壓強對水進行壓縮,水會直接從液態變成固態,不過這裡的固態不是冰,而是金屬了,木星內部由於巨大的壓強,就形成了一個金屬核心。
中子星
那如果在1000萬個標準大氣壓基礎上,繼續增加壓強對水進行壓縮,會導致什麼後果呢?科學家表示,如果繼續增加壓力,那麼構成水分子的原子內部的電子會產生排斥力,就是排斥外界的一種力,這種現象被命名為“電子簡併壓”,在這個時候繼續增加壓強,電子扛不住壓力了會被壓進到原子的原子核裡面,這個時候會發生質子反應,讓水分子變成中微子,隨著中微子的增多,最後變成中子,如果水的品質足夠大,通過超大的壓強,完成可以把它變成一顆中子星,變成中子星之後如果還不停止增加壓強,中子星就會變成一顆可怕的黑洞,黑洞將會吞噬任何周圍的物質,最終只剩下這顆黑洞。
黑洞
由此可見,如果對水進行壓縮,水的形態會改變,如果壓力足夠大,甚至可以改變水性質,讓它從普通物質形態變成中子態,最後再讓普通的水變成一顆可怕的黑洞。