多深的海水能把水压成固态,马里亚纳海沟1万米够吗?

多深的海水能把水压成固态,马里亚纳海沟1万米够吗?
2019年11月10日 23:22 新浪网 作者 尖端1号

理论上只要压强足够,水是可以变为固态的;马里亚纳海沟最深处为11034米,一般情况下水温在4℃左右,水压是标准大气压的1000多倍,但这个压力下还不足以使水变成固体。

马里亚纳海沟是地球上最深的海沟,在2012年,好莱坞导演詹姆斯·卡梅隆,就乘坐深海挑战号下潜到海底;在这么深的水下,压强高达10^8pa(100Mpa),是标准大气压的1067倍,也就是在每平方米的面积上,承受1.7万吨的重量,相当于一个指甲盖的面积上,承受1吨的重量。

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这么大的压强下,液态水分子之间的平均距离也受到了影响,水的密度增加大约5%,但还是呈液态,因为液态水在4℃时密度是最大的,所以深海水正常情况下保持在4℃左右,如果海底存在火山口除外。

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要想了解水的形态随着温度和压力的变化,我们需要水的三相图,水的三相图大致可以分为气态、液态和固态三个区域,三个区域的相交点就是水的三相点,落在273.16K (0.01℃),611.73pa。

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对于纵坐标100kpa,大致就是标准大气压的值,我们可以看到,在这条线上,0℃以下是固态,0~100℃为液态,100℃以上为气态。

马里亚纳海沟底部压强高达100Mpa,温度4℃左右,从三相图中我们可以看到,这个压力和温度下的水为液态,而且此时固液态分界线向左有个凸起,也就是说温度稍微比0℃低时,水也是呈现液态。

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在三相图的上方均是固态冰区域,我们来看0℃的温度线附近,在632.4Mpa、272.99K(-0.16℃)时为固液交界点。

也就是说,液态水保持在0℃左右,当压强施加到632.4Mpa后,水就可以变为固体,在地球表面,这样的压强需要大概70000米的水深;如果某颗行星拥有更大的重力加速度,那么需要的水深会小些。

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