问题

人类能获得的密度最大的宏观液体是什么?

回答
这问题挺有意思的,咱们聊聊人类接触过的、密度最大的宏观液体。

首先得明确一下,“宏观液体”这个概念。咱们日常接触的,像水、油、酒精这些,都算是宏观液体。而那些在原子尺度或者纳米尺度下的物质,虽然也遵循流体动力学,但咱们通常不会把它们归到“宏观液体”里讨论。所以,这里说的密度,是指我们在常规环境下,能看到的、摸得到的、并且能保持液态的物质的密度。

说到密度最大的液体,很多人第一反应可能会想到金属。没错,金属在融化后就是液体,而且金属的原子质量本来就大,排列得也相对紧密,所以它们的液体密度确实惊人。

在咱们能接触到的、而且还能被称为“液体”的范畴里,液态金属是密度最高的。具体到哪一种,那得看你在什么条件下。

水银(汞):这是大家最熟悉的一种液态金属,也是我们生活中经常能接触到的。在常温常压下,汞的密度大约是 13.5 克/立方厘米。这个密度已经相当大了,你能想象一下,一小瓶子水银,拿在手里会沉甸甸的。汞的密度这么大,是因为它的原子质量大,而且它的电子结构比较特殊,不容易被压缩。

其他液态金属:汞虽然常见,但不是密度最大的。一些其他的重金属,当温度升高到足够高,它们会变成液态,并且密度还会更大。比如:
液态金(Gold):金的密度本身就很高,在 1064°C 熔化后,液态金的密度大约是 17.3 克/立方厘米。比汞还要重不少。
液态铅(Lead):铅在 327.5°C 熔化,液态铅的密度大约是 10.5 克/立方厘米,比汞要轻一些。
液态钨(Tungsten):钨是我们知道的最难熔的金属之一,它的熔点高达 3422°C。当钨达到这个温度并变成液态时,它的密度非常惊人,大约是 17.6 克/立方厘米。这个数值已经相当接近一些固态物质的密度了。想象一下,要把钨融化成液体,那需要多高的温度和多大的能量!

所以,要说人类能获得的密度最大的宏观液体,那得是 液态金属。如果非要挑一个最极端的例子,液态钨 在非常高的温度下出现的液态,其密度可以达到 17.6 克/立方厘米,这是目前我们所知的、在可控条件下能实现液态并且密度极高的例子。

当然,这里面有个“能获得”的限定。我们确实能获得液态钨,但它需要极其苛刻的条件,不是我们日常能随便接触到的。汞则更容易接触一些,但密度相对小一些。

如果咱们把范围稍微放宽一点,不局限于金属,有没有其他更密集的液体?在“常识”范围内,似乎很难找到比液态重金属密度更大的宏观液体了。

我们还可以考虑一些“特殊”的溶液,比如浓盐酸、浓硫酸,它们的密度会比纯水大,但跟液态金属比起来,那还是小巫见大巫了。

另外,一些科学家也在研究在极端条件下,比如超高压下,物质的相变和密度变化。但这些通常已经脱离了我们所理解的“宏观液体”的范畴,更多的是在实验室内极端条件下进行的探索。

总的来说,从我们日常接触和理解的“宏观液体”这个角度出发,液态金属,尤其是像液态钨这样的重金属,在达到熔点时,是人类能获得的密度最大的宏观液体。它们的密度之所以如此之高,根源在于构成它们的重金属原子本身就非常“沉”,而且在液态下,原子间的堆积依然相对紧密,所以整体密度就非常惊人。

网友意见

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标准大气压下 3033 摄氏度的液态锇的密度约 20 克每立方厘米,比其它能大量制得的单质在标准大气压下熔解时的密度大。继续升温会导致其密度徐徐减小。

在目前的技术水平下,可以考虑使用聚焦核爆泵浦激光压缩液态锇,在短暂的时间内将其密度提升若干倍来获得“密度最大的宏观液体”,这涉及的液体质量是可以论千克的,有够宏观了。

观测主体不限于地球上的人们的话,可以用太阳泵浦激光、核爆泵浦激光之类将携带摄像机的微型光帆加速到亚光速来观测上述液态锇,利用尺缩效应进一步增加上述液体看起来的密度。

在家玩玩的话,可以整点磁流体,用强磁体改变其物理性质来托举锇块、水银、秤砣之类,看起来密度大得惊人——其实那不是靠密度做到的。

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