如果把水的体积强行压缩会发什么，最后会产生什么影响？

0上流少爷0 2023-03-20 09:22

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  0扬风0

  2023-03-20 10:09

  如果一个原子有一个足球场那么大，原子核只有足球场中间趴着的蚂蚁那么大。从体积上来说，原子的体积比原子核的体积要大10,000亿倍。而且，在原子核外围运行的电子体积是无穷小。所以，原子中间绝大部分都是空隙，当然是可以压缩的。通常水不能被压缩，是因为原子核和电子都带电，接近的时候会产生强大的斥力（包括简并压力）。水难以压缩，但是也不是完全不能压缩。大家坐好，现在我们就开始压缩水的旅程，看看在高压下水到底会发生什么变化。在1万个大气压之内，水的体积几乎不会变。在15万个大气压下，一个1米×1米×1米的立方体水，会变成0.99米×0.99米×0.99米，水的体积只会缩小百万分之1。这个时候什么也不会发生。继续增大压力，加压到45万个大气压。分子之间的距离缩短，分子内部的共价键断裂。然后氢原子在液体状态下旋转，部分电子脱离原子核的***。这个时候水会变颜***，从透明变成了不透明和黑***。继续加压到480万个大气压，这个压力已经超过了地球最中心的压力（380万个大气压）。这个时候水会突然从黑***变得有光泽，核外电子变成金属中的电子，这就是所谓的金属氢。这样巨大的压力，可以用金刚石顶砧实现。●2017年，美国哈佛大学西尔维拉团队最终在465到495 GPa之间的压力下制造出了金属氢。480万个大气压，是地球上机械压力能够实现的极限。在木星的内部也有这样的压力，所以木星的内部有一大团金属氢。但是，即使压缩到这个程度，氢原子离能够产生核聚变的程度还差得很远。继续加压到3000亿个大气压。这就是太阳内部的压力，这个时候水的体积会缩小到原来的1%。1米×1米×1米边长的水立方体，会压缩成0.22米×0.22米×0.22米的水立方体。如果这个时候的水（当然这个时候已经不是水了，为了方便我们仍然这样叫）仍然维持常温，仍然不会发生核聚变。因为这个时候原子核和原子核之间的距离仍然非常巨大，而且它们之间有强大的库伦斥力。维持3000亿个大气压的压力，同时把水的温度加热到一千五百万度，才会产生极其缓慢的核聚变。因为不可能4个原子核同时碰在一起，只有两个原子核按照概率碰撞，每4个氢原子平均要700万年才能变成一个氦原子。这还要借助一种所谓的隧道效应，来跳过电斥力形成的能量壁垒（隧道效应的强弱和温度有关）。在这种情况下，0.22m×0.22m×0.22m的氢氧混合等离子浆体只能放出0.04瓦的功率。连一个LED的灯珠都点不亮。在地球上实现如此高的压力和温度，需要借助激光的光压。这个装置通常用来模拟核***，中国的模拟装置叫做神光，美国的叫做国家点火装置。美国国家点火装置，位于加利福尼亚州，全称为：劳伦斯利弗莫尔国家实验室美国能源部国家点火设施，简称NIF。这个装置使用192个激光器，把光束投射到靶室中间的一个含有聚变材料的微型玻璃球上，产生极高的温度和压力，点燃聚变材料。NIF中使用的激光束从主振荡器开始，作为一个单一的低能（红外）激光脉冲，持续时间从100万亿分之一秒到250亿分之一秒。光束被分成48个新的光束，通过单独的前置放大器，每束光的能量会提高100亿倍。然后，这48束光束中的每一束又分成4束新的光束，被送入192个主激光放大器系统。每束光通过特殊的玻璃放大器和可调反射镜来回传输，将光束再放大约15000倍，将其波长转换为紫外线。最后，192束光被射入直径10米的真空靶室，在1/10,000亿秒的时间内，在激光器的聚焦中心可以产生1亿度的高温和1000亿个大气压，引发核聚变。这是人类能够制造的最高的压力和温度，只有在这种情况下，水才会***。继续增加压力，把一立方米的水压缩成半径1.68*10^-26米的小球，水会变成一个微型黑洞，就会把地球给吞掉。
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