如果改變水的密度會讓它變成冰嗎?

時間 2021-05-12 19:10:39

1樓:不知

完全可以,很多大學都有高壓實驗室的,用金剛石對頂砧(我們實驗用的是藍寶石,當時還差點弄丟了乙個,整個實驗室都幫忙找hhhhh)增大壓強把水分子擠在一起,水在高壓腔裡很快就會結晶。

2樓:魯超

我們熟知水的物理形態有三種:冰、水、水蒸氣。

水常見的三種形態,小學生都知道,科學技術發展了這麼多年,有點新東西不?

理論上,將物質加熱到足夠高的溫度,可以將原子中的電子離解,得到一種等離子態。水當然也可以達到等離子態,但實際上,2000度以上,水就會開始分解成氫氣和氧氣,因此,水有沒有等離子態這一點存疑。

我們沒必要搞「等離子」這種高大上的概念,就看看我們常見水的固體形態:冰。科學家們已經發現了冰的18種形態,沒錯,18種!!!我們常見的冰只是其中一種:「冰1h」。

我們常見的冰,只是冰的一種哦。

物理學上,相圖是一種比較直觀的認知物質形態的方法,從相圖上可以看出,在不同的溫度和壓強下,物質可以表現出不同的形態。下面就是水的相圖,可以看出,在冰的區域裡,還可以細分出各種形態,尤其在高壓區域。

水的相圖,我們熟知的冰是其中Ih區域,位於正中偏左。

這些形態可不是一點用處都沒有,有些還是很有意思的,我們隨意列舉一二。

2023年12月10日,德國哥廷根大學宣布,德法研究人員製造出了水的一種新結晶形式——「冰十六」,這是冰的第十七種形態,也是最輕的一種冰,密度僅僅有0.81克/立方厘公尺。

他們用這樣的方法得到這種新式的冰:先在零下130度的低溫下製造出氖的籠形水合物,就是水分子組成乙個籠子的形狀,將氖原子裝在「籠子」裡。這種水合物不代表發現了氖的化合物,因為這種「籠子」沒有化學鍵的參與,是非常不堅固的,很容易用真空的方法將其中的氖抽出來,剩下僅由水分子形成的晶體結構,這就是「冰十六」。

由於氖留下了很多空隙,所以「冰十六」的密度自然就小了很多。

氖的籠形水合物的球棍示意圖。

這些科學家可不是無聊,去發明這些「鬆鬆的冰」。研究人員維爾納·庫斯說,這是科學家首次在實驗室中直接量化水分子和氣體分子相互作用的影響,有助於進一步了解氣體水合物,對地質學和化學研究意義重大。

我們知道,可燃冰在凍土層和海床中大量存在,它就是一種氣體水合物,只不過裡面的氣體不是氖,而是甲烷。如果能將可燃冰中的甲烷釋放出來用作能源,同時將二氧化碳固定在氣體水合物中,則既可獲取能源又能減少大氣中的溫室氣體。類似「冰十六」的各種水合物也許能幫助人們去掌握這項技術。

「冰十六」的框架結構。

一般我們認為,水可以導電,但這種導電性主要來自水溶性離子,純水的導電性能是很弱的,誰能想到,在極端條件下,水也有可能如同金屬一樣導電?

2023年,義大利物理學家德蒙蒂斯(Pierfranco Demontis)通過計算機模型,發現水在極端的壓力和溫度條件下,氧原子被鎖定在立方晶格中,而氫原子電離後成為帶正電的質子,由於量子隧道效應,這些質子彷彿失去了枷鎖,可以自由穿越氧原子的晶格,從而到處飛躍,從而傳遞電荷。就這樣,水竟然可以可以形成一種金屬態的結構,也許我們可以稱它為「金屬冰」。

「金屬冰」(冰十八)中的氧原子晶格。

這種「金屬冰」在自然界並非沒有蹤跡可尋,我們人類發射出的距地球最遠的探測器旅行者2號,在穿越天王星和海王星的時候,發現了這兩顆大行星的磁場異常。一般來說,星球的磁極方向和自轉軸大致保持同向,然而,天王星和海王星的磁極方向卻偏離太多,簡直難以置信。

看來,要麼是天王星和海王星有不為人知的內部結構,或者就是其中有些我們還沒認識到的奇異物質。約翰斯·霍普金斯大學的薩賓·斯坦利說:「我以前總是開玩笑說,天王星和海王星的內部結構實際上並不存在。

但現在事實證明他們可能確實存在。」

天王星(左)和海王星(右)的磁極方向和自轉軸方向偏離太多。

就在去年(2023年),科學家們真的發現了這種「金屬冰」,勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的物理學家Federica Coppari用世界上最強大的雷射器之一轟炸一滴水,將水的壓力提高到數百萬個大氣壓,溫度達到數千度。用X射線衍射法確認了這就是傳說中的「金屬冰」,按照冰相圖的排序,它被命名為「冰十八」。

現在製造超級壓力,基本上就是用金剛石對頂。

從外觀上看,冰十八可並非和我們常見的冰一樣晶瑩剔透,而是表現為黑色,所以冰十八又稱為「黑冰」。

科學家們相信,天王星和海王星的核心就是這樣一種黑冰。

如果冰的密度比水大,這個世界會有什麼不同?

程一 先來暢想一下,冬天河水結冰,冰都沉到下面去了,河流中保溫層無法形成,那麼結果整條河都被凍上了,所有的水生生物都會死。那麼接下來,我就要說這個題目了,冰比水沉,其實什麼都不會發生,為什麼呢,因為根據化學課本裡的知識,同種元素的同位素的質子數和電子數相同,但中子數不同,其化學性質相同,但物理性質不...

如果圍棋棋盤變成3D的,它的難度會增加多少倍?

王潛公升 應該會增加很多,大家下棋時會對著電腦上的立方體轉來轉去,移來移去.具體到戰術上,因為增加了乙個維度,治孤應該會容易得多,大概玩家會更重視實地吧 當棋盤變成4D,應該就會讓人類難以掌握 Jennal 圍棋的變化是3的19x19次方。3代表棋盤上每個點的三種可能性,空,黑棋,白棋。所以變成3D...

如果你變成異性會喜歡如今的自己嗎?

難得糊塗 不會,天秤座,我都嫌棄懶惰,佛系,被動,對朋友的定義高。其實好累,表面裝的一手好逼,其實,心無波瀾,甚至還有點想笑。什麼都喜歡講感覺,又總是被感覺騙,不傷的體無完膚,都不願意改變。明知道細節如何,都要跟自己和解。 吃的有點寶 會!太會了!每次照鏡子都會!女媧這麼費心捏我,不會只是讓我孤芳自...