一块“7号冰”就能让地球上的海洋全都冻结?它是什么物质?
“北国风光 , 千里冰封 , 万里雪飘 。 ”一提到“冰” , 我们或许会想到冬日的银装素裹 , 或许也会想到夏日里享用的凉爽冰品 。
我们都知道 , “冰”其实就是水的一种状态 , 水蒸发会成为水蒸气 , 水凝固就会成为冰 。 在日常生活中 , 我们熟知的是当温度低于0℃时就可以滴水成冰 , 但其实水形成冰 , 不一定非要在温度0℃以下 。
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冰的固体稳定的分子结构其实就是水分子在特定的条件下按照一定的顺序紧密排列形成的 , 由此可见 , 水分子的排列顺序的不同以及排列紧密程度的不同决定着冰的形态的不同 , 所以冰其实不是只有一种形态的 。
我们日常生活中看到的冰其实只是“冰家族”中的一员 , 叫冰ih,根据目前的科学发现,冰家族中一共有十八位成员,其中就有一种神奇的形态—7号冰 。
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有科学家推测这种神秘的7号冰只需一小块就可以冰冻住地球上的所有海洋 , 这种神秘的7号冰真的存在吗?其冰封地球的传言是真是假?
什么是7号冰
要了解7号冰 , 我们就必须先聊一聊水的三态变化 。 水的相位变化会受到温度和压强的影响 , 在相同的温度下 , 压强越高 , 水就越难以被气化 。
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我们都知道水是由水分子构成的 , 水分子是一种可以自由变化形状的 , 流动性很强的一种分子 , 而冰是一种固态.
固态就是分子原子牢牢的键合在一起的一种形态 , 固态物体中的分子结构不会轻易的发生位移 , 但是满足一定的条件 , 固态物体分子中的分子活性可以变弱 , 就发生了固态向液态的转移 。
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当温度升高 , 水分子具有的动能也会增高 , 我们都知道分子的动能由分子的质量和速度决定 , 当质量保持不变时 , 分子的动能越高 , 分子的活性就越大 , 分子越容易发生逃逸现象 , 这就是常温下水蒸发的原因 。
当温度升高 , 接近于水的沸点时 , 水分子会大量的从水中逃逸而出 , 反映出来的现象就是我们熟知的沸腾 。
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但是水分子的逃逸行为是会受到压强的影响的 , 当我们向水分子施压时 , 可以阻止水分子的逃逸 , 也就是说压强升高 , 水分子逃逸的难度也会随之升高 , 此时水的沸点也会相应升高 。
当水分子表面的压强足够大时 , 压强会将水分子紧紧的压缩起来 , 导致水分子能够活动的自由程度降低 , 相邻的水分子之间的距离变得紧密 , 水分子之间形成一种键和状态 , 水就变成了固态的冰 , 所以水形成冰其实不需要温度低于0℃ , 通过增加水的压强也是可以做到的 。
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通过观察水的三相变化 , 我们可以绘制出一张水的三相图 , 可以清楚的观察到水在不同温度不同压强下的相位变化 , 7号冰就是水的相位图中Ⅶ号区域的状态 , 也就是温度在四点九摄氏度左右 , 压强在21亿帕到620亿帕之间的状态 。
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7号冰真的存在吗
我们都知道大自然是一个神奇的宝库 , 只要科学上被证实的东西在自然界往往能够找得到 。 那么 , 7号冰有没有可能存在于正常的自然环境中呢?答案是不太可能 。
7号冰形成的条件非常苛刻 , 要同时满足两个条件才行:一个条件是温度需要在4.9℃的常温中 。
另一个条件则是需要环境压强达到就是30亿帕左右 , 就是大气压强的一万多倍 , 只有同时满足这两个条件才能诞生一块7号冰 。
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温度的条件很容易就可以满足 , 可是30亿帕超强的气压在自然界中几乎是不存在的 , 地球上绝大多数的海洋表面的压强只有1万帕 , 最深的海洋 , 马里亚纳海沟的最深处压强也只有1亿帕 , 与7号冰的形成条件相差甚多 。
就在人们以为7号冰只是出现于一种理想中的状态时 , 2018年的3月 , 一位名叫Oliver特索纳的科学家在率领研究团队寻找天然钻石时 , 通过X射线的照射 , 无意中发现在一颗钻石内部竟然有7号冰的痕迹 。
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