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跟胖哥学物理无限压缩下物质

(2018-10-28 20:14:20)
标签:

杂谈

分类: 生活中的物理
跟胖哥学物理无限压缩下物质

        我们都知道,物体有三种状态:固体、液体和气体。同一个物体,在发生物态变化时,分子的个数和分子直径大小是不变,发生改变时物体分子之间的距离和分子相互作用力。大家知道,气体液化有两种方式:降低温度和压缩体积。压缩体积,分子之间距离发生改变,分子作用力也发生改变,于是分子排列方式也改变,于是由气体变成液题体
        气体液体固体的区别在于分子间距差别。气体最大、固体最小,液体居中。
压缩的话,就直接把分子间距减小了,分子更聚集了,密集度增大,成为液体,固体。
其实里面还有2个因素:临界压力和临界温度。
        主要是两个条件:必须高于其临界压力和临界温度。临界压力就是必须保持在这个压力以下,这个气体才能有液化的可能。临界温度就是必须低于这个温度,这个气体才能有液化的可能。一般沸点较高的气体,其临界温度一般都比常温高,那么只要增加压力就能在常温下液化。比如大多数的制冷剂。另外,如象氢气,氮气等,其临界温度都在零下几十度。因此,必须保持这些气体的液化温度在其临界温度以下,才能使其在液体形式下存在。
        再举例如工业上用的液氮液氧等,实际是温度很低的,实际上是肯定低于-173摄氏度,在常温下其是不可能液化,因此,液氧液氮等存在一般都需很好的保温,及有释放口,让其定期小流量放空汽化带走热量,保持低温状态。如还不明白,则我摘自书面上内容解释,可以帮助理解。临界温度,物质处于临界状态时的温度。物质以液态形式出现的最高温度。
        每种物质都有一个特定的温度,在这个温度以上,无论怎样增大压强,气态物质不会液化,这个温度就是临界温度。降温加压,是使气体液化的条件。但只加压,不一定能使气体液化,应视当时气体是否在临界温度以下因此要使物质液化;首先要设法达到它自身的临界温度。水的临界温度为374,远比常温度要高,因此,平常水蒸汽极易冷却成水,有些物质如氨、二氧化碳等,它们的临界温度高于或接近室温,对这样的物质在常温下很容易压缩成液体。有些物质如氧、氮、氢、氦等的临界温度很低,其中氦气的临界温度为一268。C。要使这些气体液化,必须相应的要有一定的低温技术 以使能达到它们各自的临界温度,然后再用增大压强的方法使它液化。通常把在临界温度以上的气态物质叫做气体,把在临界温度以下的气态物质叫做汽。导体由普通状态向超导态转变时的温度称为为超导体的转变温度,或临界温度,用Tc 表示.临界压力临界压力(critical pressure)物质处于临界状态的压力。这压力也就是液体在临界温度时的饱和蒸气压。
         液体能压缩成固体吗?其实,这个是很难的。分子之间存在着作用力,同时存在着引力和斥力,故液体和固体很难被压缩,分子之间存在着距离,不同状态的分子之间的距离不同。
        物质是由大量分子组成的,分子间存在间隙,当物体被挤压时,分子间的间隙变小,所以物体能够被压缩.由于固体、液体间分子间隙较小,同时分子间存相互作用的斥力,由于分子间存在斥力,阻止物体分子相互靠近,阻止分子间隙的减小,所以固体、液体很难压缩。
         但是压力无限增大的话,液体也是能转化成固体的100MPa~10GPa(1000-100000大气压)的区域,水是可以直接通过加压变为固体的,固体的形态为高密度冰。压力再高,甚至可以直接把超临界状态的水变成冰。
    理论上,持续升压会不断摧毁水分子之间的键力,使一般低密度冰的结构发生变化,冰一共有十几种晶体结构,比如说在南极最厚的冰盖底层,由于压力极大,就是以高密度冰的形式存在的。但是如果继续加压直至超出地球自然存在的压力,到1Tpa(1千万大气压)变为金属态冰。
        物质被不停的压缩,原子间的距离会变得越来越小,原子间的斥力也会越来越大。但是当引力足够大能够克服这个斥力,以至于即便原子已经被压缩到没有空间的时候,原子就会“破碎”,原子核会发生聚合,生成原子量更为大的物质,斥力会变强。如果已经是很大原子量的物质,仍然不足以抵消引力,那么电子也会被压缩到原子核内部与质子“合并”变成中子,于是这个星体就是纯粹由中子构成的物质(中子星)。
        如果物质本身的质量还是太大,也就是说引力还是太强,中子也不能抵抗这种引力,那么中子也会“破碎”,中子内部的基本粒子继续聚合。从原子距离缩小,到原子核破碎,再变成中子,再变成基本粒子的聚合体,这个过程体积会不断的缩小,密度也会不断的增强。至于黑洞,因为已经不知道是什么物质了,也许是最最基本的粒子,介于物质与能量之间。因为他的质量没有变化体积已经足够小,所以虽然在这个变化过程中同距离上的引力没有变,但是在这个物质表面的引力已经大大增强了(体积变小了,表面与中心的距离也在缩小)以至于在一定的距离内连光也不能抵抗这种引力。
        我们对氢原子在无穷大压力下,氢原子核变化过程是:氢核----氦核----碳核----铁核----中子核----黑洞体。更高的压力,比如说超过中子星内部压力,会摧毁水分子内部氢原子和氧原子的原子结构,使水变成中子态,但实际上目前还没有技术来验证这个猜想。
2018年10月25日于宜昌市夷陵区吾同斋

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