水到底是一種液體還是兩種液體

2019-03-15 17:14:29 A+A-

原標(biāo)題：水到底是一種液體還是兩種液體

水很尋常，它在生活中司空見慣，我們洗衣、做飯、飲用都離不開它。它可以變成水蒸氣，也可以結(jié)成冰......我們似乎對(duì)水最了解不過了，但是，這看似普通的水卻仍然有很多待解的謎題，科學(xué)家甚至連它是一種液體還是兩種液體都還在爭(zhēng)論呢。

在第二臨界點(diǎn)水是兩種液體？

眾所周知，水有3種存在形態(tài)：液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)。如果壓強(qiáng)或溫度改變，水的狀態(tài)就可能發(fā)生變化。溫度不變，壓強(qiáng)減小，液態(tài)水會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)水。比如，在平原地區(qū)，90℃的水是液態(tài)的，但到壓強(qiáng)小的青藏高原就變成了氣態(tài)。壓強(qiáng)不變，溫度升高，液態(tài)水也會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)水。

水在兩種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化的過程中，總有一個(gè)過渡點(diǎn)。比如在液態(tài)和氣態(tài)相互轉(zhuǎn)化的過渡點(diǎn)上，水既會(huì)表現(xiàn)出液態(tài)水的性質(zhì)，又會(huì)表現(xiàn)出氣態(tài)水的性質(zhì)，如液似氣，兩種形態(tài)無(wú)法區(qū)分，過了這個(gè)點(diǎn)后，它就會(huì)變?yōu)榉且杭礆饣蚍菤饧匆旱臓顟B(tài)。這個(gè)點(diǎn)被稱為“臨界點(diǎn)”。比如，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，0℃是水在固態(tài)和液態(tài)之間轉(zhuǎn)換的臨界點(diǎn)，100℃是水在液態(tài)和氣態(tài)之間轉(zhuǎn)換的臨界點(diǎn)。

1992年，美國(guó)波士頓大學(xué)的科學(xué)家彼得·普爾和吉恩·斯坦利在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，意外發(fā)現(xiàn)，低溫下水的密度會(huì)發(fā)生起伏，溫度越低，密度起伏越大。他們對(duì)這一反常的現(xiàn)象很感興趣，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，溫度越低，分子越不活躍，密度起伏應(yīng)該越小。

為了弄清這是怎么回事，普爾和斯坦利的團(tuán)隊(duì)模擬了水在過冷狀態(tài)下的變化，所謂過冷水指的是溫度低于0℃的液態(tài)水。模擬結(jié)果顯示，過冷的水中確實(shí)存在密度起伏，且密度起伏隨溫度降低而增大。

對(duì)于這種密度的變化，他們給出的解釋是，水有第二臨界點(diǎn)。在第二臨界點(diǎn)之上，水會(huì)在兩種狀態(tài)之間快速轉(zhuǎn)變。由于兩種狀態(tài)性質(zhì)不同，因此任意一種轉(zhuǎn)化成另外一種時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致突然的密度變化，這一變化在臨界點(diǎn)時(shí)最為顯著。在這個(gè)臨界點(diǎn)處，水由兩種密度不同的“水”組成。也就是水不是一種液體，而是兩種液體。

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