水能被压缩吗?压缩后有什么严重的后果?

水可以压缩吗?
我们日常生活中知道液压系统 , 液压系统说白了就是利用液体的压力来传输动力 。 给人的一种感觉是液体 , 或者说水是不能被压缩的 。
水能被压缩吗?压缩后有什么严重的后果?
文章图片
但事实真的是如此吗?答案当然是否定的 , 事实上 , 只要足够给力 , 万物即可压 。
今天 , 我们就来好好聊一聊:水是不是可以被压缩?
体积模量
要了解这个问题 , 我们就得先了解一下水的结构 。 我们都知道 , 万物都是由原子构成的 , 水也不例外 。 首先 , 水是由水分子构成的 , 水分子则是由一个氧原子和两个氢原子构成的 。
衡量物质能不能被压缩 , 我们常常用到的是体积模量的概念 。 这个体积模量也被叫做不可压缩量 。 具体来说 , 就是当一个物质受到表面四周压强时 , 形变程度的度量 。
水能被压缩吗?压缩后有什么严重的后果?
文章图片
不同的物质 , 实际上 , 体积模量也不太一样 。 通过下图 , 我们就会发现 , 实际上 , 水的体积模量并不算大 , 钢和金刚石在这方面的表面要远比水出色得多 。 也就是说 , 从原子的层面来看这个问题 , 水实际上还是可以被压缩的 。 只是压缩得程度并不是肉眼可以直观地看出来而已 。 而体积模量相对较小的空气 , 压缩的效果就非常明显 。
水能被压缩吗?压缩后有什么严重的后果?
文章图片
但你可能要说了 , 这些都是理论 , 有没有相关的实践呢?
事实上 , 这个还真的有 , 有人真的有做过相关的实验 , 它们选用的就是体积模量非常大的金刚石来做 。
水能被压缩吗?压缩后有什么严重的后果?
文章图片
具体来说 , 科学家是用金刚石对顶砧来压缩水 , 这种设备仪器的强度常常可以高达几十个GPa 。 我们根据下图 , 可以知道 , 想要压缩水 , 这个压强大概要给到1GPa到10GPa左右 。 因此 , 利用金刚石对顶砧来操作这个实验是绰绰有余的 。
水能被压缩吗?压缩后有什么严重的后果?
文章图片
科学家在操作这个实验的过程当中 , 就在显微镜线观察到了水被压缩的过程 , 液态水逐渐在超强的压力逐渐变成固态 , 而后使得水分子之间的氢键断裂 , 从低密度状态压缩成了高密度的状态 。 也就是说 , 持续地压缩 , 实际上水会被压成“固体” , 但是这个“固体”不同于我们常见的冰 , 而是密度要远高于冰的固体 。
水能被压缩吗?压缩后有什么严重的后果?
文章图片
因此 , 水其实是可以被压缩的 , 而且在压缩过程当中 , 会发生化学键的断裂 。
原子层面
其实水能被压缩还可以从原子层面来看 , 我们都知道 , 万物都是由粒子构成 , 水也是如此 , 一般来说 , 粒子并不是整整齐齐排列的 , 而是比较散漫的 。
这就意味着 , 粒子之间是有空间的 , 而不是紧挨在一起的 。 所以 , 在保留原子结构的基础上 , 压缩的本质实际上是压缩粒子之间的空间 , 而在压缩的状态过程中 , 物质就会呈现出不同的状态来 。 上文用金刚石对顶砧来压缩水 , 其实就是停留在这个层面的实验操作 , 如果还要压缩水 , 以人类目前的科技水平可能未必可以实现 。 假设我们拥有那样的技术 , 此时会发生什么呢?
实际上 , 这个时候 , 有一个种叫做电子简并压的量子效应 。 具体来说是这样的 , 原子实际上是电子和原子核构成的 。
水能被压缩吗?压缩后有什么严重的后果?