液态水烧到一千摄氏度还是液态水:不能。
这个回答是个通俗版本。
在常压下,比如说,海边,你烧水到一百度,水就开了。但偶然一次你使用了高压锅,发现可以让水在一百度下维持液态不开。这时你有了个想法:我向高压锅里通气加压,是不是可以让水升温到一千度还不开呢?
你召唤来了全套专业设备,既能在超高压下加热,又能在线分析测试。开工。
你先加压到了十个大气压,接近工厂里低压蒸汽的压力,发现烧水到180度时水才开。嗯,增加了八十度,跟预想的一样。
增加一倍压力到20个大气压,发现水没有在再增加一倍温度下的260度开,开在210度上。嗯,现在知道了不是线性的。这时,你发现蒸汽的密度增加了些。
再升压到30个大气压,接近了工厂中压蒸汽的压力,你遗憾的发现水开的温度只增加了25度。不行,得加大增压梯度。
升压到一百大气压,换个单位,10兆帕,接近工厂里高压蒸汽的压力。水三百一十度开。效果明显。同时,你不出意外的发现蒸汽的密度又大了些。
20兆帕,你发现水365度才开。这时,密度检测器告诉你此时蒸汽的密度增加到了可观的程度,快赶上水的密度了。
增压到了21·8兆帕。你突然发现观察不到水开时的现象了。蒸汽看着完全像是液态水,液态水看着也像是蒸汽。没见过这种现象。
你关了设备,上知乎提问。知乎er们告诉你,这是水的超临界现象,此时气相液相界面消失:在这个温度压力下,蒸汽的密度和液态水相等。这个状态的水既是气态也是液态,既不是气态也不是液态,而是种新的超临界状态。
至此,你知道了,水的液态只能维持在最高373摄氏度,同时还得加压到21·8兆帕:一千摄氏度的液态水是不存在的。
我想,题主想问的是,水能不能保持液态烧到1000度。如果是这样,那么答案是:
不能。
很多答主根据“沸点随压力升高而升高”从而简单推论,说压力足够高的话,沸点可以超过1000度。其实这是一种误解。
请看水的相图(图片来自网上)
我们i看到图中深绿色的区域就是水的液态区域。它是不会高于1000℃而存在的。
在低压下很容易理解,随着压力的上升,沸点会上升。但是这种上升并不是无休止的。当达到水的临界压力以后(大约是22MPa),水的沸点将不复存在。此时升温并不会导致水的沸腾,当温度超过临界温度(约650K)时,水会进入超临界状态 - 这是一种非液非气的状态。此时水具有很多气体的典型性质,诸如流动、扩散等等,但是却不会产生气液界面,并且密度更接近液态。
当我们对着某密闭容器里的水加热时,随着温度的升高,水不断蒸发,气压不断升高。在低压情况下,我们会看到气液两相的并存:有着明显的液面。当接近临界点时(亚临界状态),我们会看到液面渐渐模糊。最后当达到临界点的时候,我们会看到容器里的流体突然发生了变化:界面消失了,气液两相不复存在,它们变成了一体,不分彼此。(图片来自网上)
这时候,水就是超临界状态:既不是气体,也不是液体。
当压力极高的时候,水就总是以冰的形式存在(50GPa以上),无论如何加热都不会使它融化。
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