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如水在微波炉里加热,没有汽化核,很容易超过沸点而不沸腾,这种水叫过热水(液体)。随便往这种过热水中加入一些小颗粒,或任意搅拌一下,就相当突然产生了汽化核,会形成瞬间爆沸现象。因此这里特别提醒,刚用微波炉加热的过热水,尽量放置一会再动用,以免造成人身伤害。
特别高压状态下水的相变
如果烧水容器一再加压,水温会随压力升高,沸点也不断线性升高吗?答案是否定的,这就是我前面说的不一般情况了。
当压力一再增大,到达一个临界点,在这种压力状态下的水就不再沸腾了;压力再升高到一定程度,水不但不会沸腾,还会成为固体。这就是水在压力状态下的相变。
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这个临界点就是:当压力上升到约225个大气压时,水的沸点达到374.3℃,气压再增加,水温也不提升了,也无法沸腾了。这是因为此时的饱和蒸汽和饱和水的比重相同,两种状态没有任何区别了,这种水被称为超临界水。
当压力大于1~10万个大气压,也就是1平方米水面有1000万吨~1亿吨的压力时,这些水就不会再以液态存在,而是以固态存在了。但这个固态已经不是我们常见的“冰”了,而是密度更高的特殊冰。
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随着压力的加大,当到达1000万个大气压时,水就会转变为金属态;压力再大,达到4.5亿个大气压,任何物质的分子结构都会被破坏了,原子也压扁了,包括水,都会成为像白矮星那样的电子简并态物质;当压力达到10^28个大气压,也就是1万亿亿亿个大气压时,任何物质,包括水,都会变成中子星的中子简并态物质。
当然,这些都是在地球条件下无法做到的,但科学家们已经在实验室,通过采用激光轰击的办法,在微观层面达到相当地球核心的大气压力,也就是300~400万个大气压强,从而得到了除自然冰以外的18种冰的形态,这些都属于水的相变形态,因此可以说水的形态有21种之多。
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好了,以上说的都是在压力不断增大情况下,水会变成什么样子,尤其是水的沸点变化。下面我们再说说减压状态下水的沸点变化。
在压力递减的状态下,水的沸点会越来越低
水的沸点会随着气压的降低而降低,但也不是一直呈现这种线性关系,到达一个阈值,这种变化就会戛然而止。但这个临界点是以温度为界限的。今天就不展开说这个了。
在航空医学上有一个阿姆斯特朗极限,是指在距地表约18900~193500米高度时,大气压低至6.3kPa时(约0.062个标准大气压),水的沸点为37℃,约与人的体温相当。因此,这个高度是人类的禁区,在这个高度若无保护,人的体液就会沸腾。
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体液沸腾是个什么感受呢?就是你全身的水都开了,眼泪、鼻涕、口水、汗液、血液、尿液等都会沸腾起来,气体就更会膨胀。因此专家告诫人们,在这种环境下千万别憋气,否则就会导致肺泡胀裂。