水的四种不同形态是什么|10种你从不知道的水的形态

水只以固体、液体或气体的形式存在，对吗？错！它可以以许多其他的状态和形式存在，包括一些你可能从未听说过的。你相信吗水可以变成热冰甚至粉末？是的，粉状水是一种东西。现在，你可能会想，“这怎么可能？”嗯，这取决于很多事情。大多数时候，温度和压力是主要因素。在其他情况下，当水与其他物质结合时会发生奇怪的事情。

ice-vii

图片来源：劳伦斯利弗莫尔国家实验室

冰是冷的。但不是冰－vii（又名热冰），它实际上是热的。科学家们称之为冰地球上有“冰i”h小“h”表示“六边形”，因为水在常压下结冰时，氧原子呈六边形排列。不过，冰ih当压力增大时就会变成冰ii。当施加更多的压力时，ice－ii就变成ice－iii，它不停地运动，直到到达（甚至通过）ice－vii，那里的氧原子排列成立方形状。ice－vii是热的，因为它只在高温高压下形成地球理论上，它只能存在于地幔深处，那里的压力高到足以将正常的水压缩成冰－vii。然而，它不会在地幔中形成，因为高温会在压力能把水变成冰之前把水变成蒸汽。科学家已经能够在实验室制造出ice－vii。他们还在地幔深处形成的钻石中发现了它。冰是由钻石在地幔形成时被困在钻石中的水滴形成的。

干水

图片来源：本·卡特

干水是当我们把天然水和二氧化硅混合（借助机器）时得到的。它的外观和行为都像固体，即使它95％是水。它由糖状的粉状颗粒组成，实际上是覆盖着二氧化硅的规则水滴。二氧化硅阻止水混合变成液体。干水首次开发于1968年，并被用于化妆品当时。每个人很快就忘记了它，直到2006年英国赫尔大学的研究人员重新发明了它。科学家认为干水可以用来吸收二氧化碳大气考虑到干水吸收的二氧化碳是普通水的三倍，这可能行得通。科学家也在考虑将其用于有害化学物质的储存和运输。

超临界水

一个物质当它的温度压力变得如此之高，以至于液态和气态之间没有差别。在水中，也就是气体之后。水的顺序是：固体、液体、气体和超临界。在这一点上，水以一种奇怪的蒸汽形式存在，实际上并不是气体。水在373摄氏度（703华氏度）和220巴压力下达到超临界状态。在这种状态下，它不能被压缩回液体。[3]超临界水（和其他超临界流体一样）可以像气体一样通过固体流出，但仍然可以溶解像液体一样的其他物质。

等离子水

图片来源：英文维基百科

格利泽1214 b是一个奇怪的行星它比地球大六倍，充满了水－－包括等离子水。也就是说，存在于等离子体状态的水。[4]处于等离子体状态的物质有点类似于气体。它的密度很低，没有一定的形状和体积－－就像气体一样。然而，与气体不同的是，这种物质的原子的电子被剥离，带正电荷的原子核可以自由移动。这就是为什么一些科学家认为等离子体是带电的气体。回到格利泽1214 b。地球离它的星一年只有38个小时。相比之下，地球距离太阳的距离是太阳的70倍。格利泽1214 b上的白天温度可以达到282摄氏度（540华氏度），这对于几乎任何生物来说都太热了。gliese 1214 b接近它的恒星是水可能以等离子体形式存在的原因。来自恒星的极高温度和行星的高压使水受热压缩，变成等离子体。等离子体水被认为是我们前面提到的水的超临界形式之一。

水的三相点

物质的三相点定义为物质固态、液态和气态都可以处于热力学平衡状态。只有当物质达到特定的温度和压力时，这种情况才会发生。水的温度和压力分别为273.16开尔文（0.01 ° c，32.02 ° f）和611.66帕斯卡（6.1166毫巴，0.0060366 atm）。[5]水的三相点是用来确定温度在开尔文，校准温度计，并建立其他物质的三相点。水的三相点可以变成固体，液体，或气体只需调整其压力和温度相应。

快离子冰

图片来源：millot，copari，kowaluk（llnl）

快离子冰，或ice－xviii，是另一种形式的冰形成的大量增加的温度和压力。它是热的，黑色的，致密的，行为像金属。一块固体立方体的冰－－xviii比同等的普通固体立方体重四倍。一些科学家认为冰－xviii可能是地球上最常见的水宇宙存在于像天王星和海王星这样的“冰巨星”行星中。有趣的是，科学家们直到2019年才证实了ice－xviii的存在，尽管它在1988年就被预言了。那一年，一组科学家发现，如果水的温度和压力足够高，它的行为就会像金属一样。只有当温度达到数千度，气压达到数百万大气压时，才会形成ice－xviii。科学家们在一项实验中证实了ice－xviii的存在。在实验中，他们使用强大的激光产生冲击波，迅速提高了液滴的温度和压力水科学家观察到，当水变成结晶冰时，水中的氢和氧分子立即分离。氧分子形成了被称为立方晶格的冻结的固体结构，而氢原子则像液体一样在硬化的氧周围流动。一些科学家说，这种所谓的“冰”不能被认为是水，因为氢和氧分子分离了。他们说氢和氧分子必须结合在一起才能被认为是水。[6]

冰岛航空

aeroice是最轻的冰。日本冈山大学的研究人员在2017年的一次模拟中“发现”了它日本在了解水如何变成冰的实验中。当研究小组试图找出水在没有压力的情况下结冰时会发生什么时，他们创造了冰。到目前为止，我们提到的冰的其他阶段是在对水施加极压之后形成的。这个模拟着眼于负压。这个科学家通过提取二氧化硅（又名二氧化硅）中的两个氧原子来“创造”空气冰，只留下硅。然后他们用一个氧原子代替硅原子，然后引入两个氢原子来制造冰。[7]这一发现可能暗示了水在纳米管、纳米孔或宇宙其他部分中的行为。

无定形冰

图片来源：fausto martelli等人。

快速冷却的液体产生无定形冰水所以分子没有时间形成晶格。由于缺乏正常冰的有序晶体结构，无定形冰通常被认为是玻璃，因为它是一种液体，其运动速度极其缓慢。无定形冰在地球上并不常见，但被认为是宇宙中最丰富的水形式。[8]a 2017年研究无定形冰的计算机模拟意味着玻璃可能代表一种介于晶体和液体之间的状态。模拟的无定形冰表现出无序的超均匀性，在大的空间距离上存在有序，而在短距离上没有有序。

燃烧的冰

图片来源：美国地质调查局

甲烷水合物是一种可以燃烧的冰，你可以像点燃一张纸一样点燃它。冰中含有甲烷。它是自然形成的海洋深度，在永久冻土，甚至在石油和天然气管道，在那里它可以造成堵塞。上世纪30年代，它就是这样被发现的。燃烧的冰开始于压缩和冻结的甲烷。冰冻的甲烷很快被冰覆盖，形成燃烧的冰。考虑到冰中含有大量甲烷，科学家认为冰是一种可能的燃料来源。一立方米燃烧的冰可以释放160立方米的甲烷。它也比煤干净。不幸的是，由于难以在水下开采，许多国家无法用燃烧的冰代替煤炭。当被带到地面时，它也会变得不稳定。科学家说，燃烧冰也可能起到相反的作用，加剧气候变化当含有甲烷水合物的永久冻土融化并释放甲烷到大气中时，就会发生这种情况。

量子水

图片来源：jeff scovil／橡树岭国家实验室

2016年，美国能源部的科学家们橡树岭国家实验室创造了水的新量子态。他们是通过“挤压”六角绿柱石晶体之间的水分子而发现这一发现的。巨大的压缩增加了水分子的压力，以至于水分子的原子排列不整齐，此时水不再遵循一些物理定律。分子能够在原子水平上通过屏障，这种行为可以用量子力学被称为“隧道”这种行为只有在物质处于量子态时才会发生。科学家认为，水经常进入量子模式，在岩石、土壤甚至活细胞壁中非常狭小的空间中穿行。

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