地球表面71%的面积都被水覆盖,所以水是最常见的物质,你可以在河流中看到它,在下雨的时候你可以看到它,而且在地球上有大量的水海洋,水是生命之源。水不仅是生命诞生最重要的物质,也是维持生命最重要的物质。据研究,仅水就占体重的70%。由此可见,不仅地球充满了水,人体也充满了水。

地球是一个水球

水在地球上以三种形态存在,即固态、气态和液态。因为水的气态和液态具有流动性,气态水和液态水可以在任何空间存在,也正是因为液态水和气态水具有流动性,所以我们想抓水却抓不到水它。我们只能把水变成固态,除了用冰箱降温之外,还有其他方法可以让水变成固态。?当然有,那就是压缩水。很多人可能不同意这个说法,因为我们高中的时候听老师说水是不可压缩的,那么水真的不可压缩吗?

水以三种形态存在:固态、气态和液态。水的气态和液态都具有流动性

其实水是可以压缩的,因为水也是由自然界最基本的分子和原子组成的。首先,让我们来看看水的化学式。它的分子式是H2O。通过这个化学式,我们知道一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的,而水是由许多水分子组成的。因此,压缩水实际上是压缩水内部水分子之间的距离。如果水分子之间的距离能够足够短,那么水就可以被压缩成不同的形态。所以,任何由分子组成的物质都是可以被压缩的,而水是可以被压缩的,所以这里我们先不讨论水是否可以被压缩,而是讨论水在不同的压力下会变成什么样的形态。

水分子的化学式

目前一般用多少个标准大气压来形容压力的大小。所谓标准大气压,就是地球海平面标准大气条件下的压力。它的数值是101kPa,也就是压力单位,那么这个压力有多大呢?通俗地说,在标准大气压下,一平方厘米所受的压力约为10牛顿,10牛顿就是将1公斤的物体抬高1米的力,即一平方厘米的压力为1公斤,相当于指甲盖大小的地方承受1公斤的压力。那么将水从液态压缩成另一种形式需要多少标准大气压?

水冰

科学家估计,需要1GPa~10GPa,即10,000到100,000个标准大气压,才能改变水的形态。如此巨大的压力显然在自然界中是不存在的,只能在实验室中完成。你看,目前实验室能达到的最大压力达到几十万标准大气压,这种技术叫做金刚石砧技术。金刚石砧可以很容易地压缩水,因为压缩水只需要10000到10000个标准大气压,后来科学家发现用金刚石砧压缩水时,水会从液态变成固态,也就是,水冰,当压力被移除时,水会迅速从固态冰变成液态水。

木星内部压强超高,内核变成金属核

宇宙中还有比金刚砧压强更大的吗?当然,太阳系最大行星木星的核心压力达到了1000万标准大气压,也可以称为1TPa(10^7个大气压)。如果水在这个压力下被压缩,水会直接从液态变成固态,不过这里的固态不是冰,而是金属。由于木星内部的巨大压力,形成了一个金属核。

中子星

那如果在1000万标准大气压的基础上,继续增加压力来压缩水,会发生什么?科学家表示,如果压力继续增加,组成水分子的原子内部的电子就会产生排斥力,这是一种排斥外界的力。这种现象被命名为“电子简并压力”。这时,继续增加压力。当电子无法承受压力时,它们将被压入原子核。这时会发生质子反应,将水分子变成中微子。随着中微子的增加,它们最终会变成中微子。如果水的质量足够大,它可以通过超大压力变成中子星。成为中子星后,如果不停止压力,中子星就会变成一个可怕的黑洞,黑洞会吞噬周围的任何物质。只剩下这个黑洞了。

黑洞

由此可见,如果水被压缩,水的形态就会发生变化,如果压力足够大,甚至可以改变水的性质,使水从普通的状态发生变化物质到中子态,最后使普通物质态的水变成可怕的黑洞。