Серёжа Шмидт
сентябрь 2017.
2287

Возможно ли воздействовать на атомы вещества для того, чтобы изменить его плотность?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
3
1 ответ
Поделиться

Да возможно

Для газов зависимость плотности (ρ) от температуры (T) и давления (P) определяется уравнением Менделеева – Клапейрона: P = ρRT/μ, где R — универсальная газовая постоянная, a μ — молярная масса. Формулу можно записать для плотности: ρ = μP/(RT), что указывает на рост плотности с давлением (P) и уменьшение плотности при росте температуры (T). 

Плотность жидкостей и твердых тел зависит от температуры и, при постоянном давлении, характеризуется коэффициентом объёмного теплового расширения: β = (ΔV/ΔT)/V = (Δρ/ΔT)/ρ, где V — объём жидкости или твёрдого тела. В более удобной форме, относительное изменение плотности имеет вид: Δρ/ρ = β/ΔT, что указывает, что плотность уменьшается с ростом температуры.

На этом обычно школьная физика кончается (во всяком случае, в мои времена), констатируя, что жидкости и твёрдые вещества несжимаемы. Но у настоящей физике конца нет.

Плотность жидкостей и твёрдых тел, при постоянной температуре, так же можно изменять давлением и этот процесс характеризует модуль объемной деформации (bulk modulus): k = ρ⋅(∂P/∂ρ). Значения k для воздуха, воды, стекла и алмаза равны 0,1 ГПа, 2,2 ГПа, 45 ГПа, и 440 ГПа, соответсвенно, при этом модуль (k), слабо, но зависит от температуры и давления, т.е. k ≅ k(T,P).  Формулу можно написать и в виде: Δρ/ρ = ΔP/k, что показывает, что увеличение давления (ΔP) до значения k, т.е. при ΔP = k, плотность вещества возрастает на 100%. А есть ли предел роста плотности вещества? Да. есть. При плотностях вещества ρ > 10⁶ г/см³ (см. Предел Чандрасекара), что реализоваться только в центральных областях массивных звезд гигантскими гравитационными силами, электронные оболочки атомов вырождаются и электроны падают на ядро (электронный захват). Этот удивительный процесс называется нейтронизацией вещества (протоны превращаются в нейтроны и нейтрино), и приводит к коллапсу звезды и последующему взрыву сверхновой, в результате которой образуется или белый карлик или нейтронная звезда или черная дыра, в зависимости от массы звезды.

15
0

Спасибо за ответ, но меня интересуют не столько космические силы, которым под силу изменить любое вещество до неузнаваемости, я имел ввиду эксперимент на лабораторных условиях. К примеру раздвинуть атомы в решетке Fe или Pd или Li или заставить их двигаться "свободнее", что бы жидкости или вещества с меньшей плотностью могли проходить сквозь них. Это вроде как фантастика, но может быть ведутся работы в данном направлении?

+1
Ответить

Только на забывайте, атомы в металлах бешено вибрируют находясь в вершинах кристаллической решетки. А все пространство в решетке заполнено газом свободных электронов. Эту структуру чрезвычайно трудно раздвинуть. Они раздвигаются только при температурах близких к плавлению. Но если нельзя, но очень хочется - попытайтесь.

+3
Ответить
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью