원형석님의 학문 분야 답변 목록 - 230 페이지 ㅣ 궁금할 땐, 아하!

엄청난 힘으로 압축하면 물질의 성질이 변하나요?

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.일반적으로 물은 '비압축성 유체'라고 하여 압축이 되지 않는것으로 가정합니다.(이게 계산하기 편하니까) 공기는 압축이 가능합니다. 매우 높은 압력으로 압축하였을 시 구성물질의 PT선도(다른 질문자 분이 올려주신 그림이 PT선도입니다!)에 따라 상변화가 일어나며 물질별로 액체 상태로 나타나게 될 것입니다. (화학열역학 참고) 문제는 질문자께서 말씀하신 "블랙홀 수준"의 압축일 경우인데요. 우선 블랙홀보다는 조금 덜한, 블랙홀이 되다 만 별이라고 할 수 있는 중성자성에 대해 말씀드리면... 자신의 중력을 버티지 못하고 초신성 폭발 후 (이때의 초신성 폭발은 탄소 핵융합에 의해 발생하는 엄청난 양의 에너지입니다.) 남게되는 중성자 성이라는 별... 이라기보단 천체가 있는데 이게 왜 중성자 성이냐 하면 물질의 구성 요소는 크게 양성자, 중성자, 전자가 있는데 양성자는 + charge를 띠고 있으며 전자는 - charge를 띠고있습니다. 중성자는 말 그대로 중성이고요. 그런데 중성자성은 어떤놈이냐면 자기자신의 엄청난 세기의 중력에 의해 압축에 압축이 더해져서 전자와 양성자가 무려 합쳐지는(!) 압축을 보이게 됩니다. 따라서 중성자성에서는 전자와 양성자가 charge를 잃고 중성자 형태로 존재하게 됩니다. 실린더를 system으로 놓고 본다면... 이 실린더는 무한히 강하며 무한한 안정성을 가진 이 세상에서 발견된 적이 없는 Ideal한 물질로 구성되어 어떠한 화학 반응에도 참여하지 않고 실린더를 구성하는 분자와 분자, 원자와 원자, 전자, 쿼크 수준의 틈새도 존재하지 않는 매우 Ideal한 존재라면? 이때 실린더는 완벽 그 자체의 단열 효과를 보여주어 열적, 화학적 신장 및 수축이 없는 완벽한 고립계 (isolated system)을 구성하고있다면? (참고로 고립계는 system과 주변과의 에너지,물질 교환이 없는 계를 의미하며 이제까지 발견된 완벽한 고립계는 우주 하나뿐입니다.) 블랙홀 수준의 압력이 가해졌을 때 H2O에서 압축에 의한 온도 상승이 발생하고 수소와 산소 사이에 존재하는 반발력을 극복함으로서 수소와 산소의 경계, 원자들 사이의 경계가 사라지게 되고 엄청난 에너지를 가진 중성자로서 존재하게 될 것입니다. 무한한 압력이 가해지면 중성자를 이루는 구성 단위로까지 압축이 되겠지만 그런 존재는 쿼크... 말고 뭐 있었는데 기억이 잘 안나는군요 흠.. 여튼 아직까지 인간에 의해 관측되지 않은 물질 최소 구성단위까지 압축이 될것입니다. 이상 정밀응용화학쪽 전공 3년 대학생의 추측성 답변...실린더에 대한 사고 실험 조건이 너무나도 bulky하네요 ㅋ 참고로 블랙홀은 열린계(Open system)이고 (물질이 대량 유입되니...) 블랙홀도 수명이 있습니다. (우주의 나이보다 길다는게 문제지만...) 블랙홀의 수명 주변에 쳐묵을것이 없다! 공간의 어느 곳에서나 발생할 수 있는 입자와 반입자, (특히 전자와 양전자)가 사건의 지평성(이벤트 호라이즌)상에서 발생하였을 때 전자는 사건의 지평선 내부의 반경 안에 들어와 죽었다 깨어나도 못빠져나오는 반면 다른쪽 (한쪽이 전자였다면) 양전자의 경우 사건의 지평선 내부에 존재하지 않기 때문에 그곳을 빠져 나올 수 있습니다.... (이론적으로는)이런 현상이 계속되면 결국 블랙홀의 에너지는 감소하여 블랙홀은 사라지게 됩니다... 만이게 우주 총 수명보다 긴 process가 될꺼라니까... (이론적으로는)그리고 블랙홀의 사건의 지평선 내부에서는 시공간의 곡률이 무한대로 증가하기 때문에 시간의 흐름이 0이 됩니다. 즉, 시간이 멈춥니다. 단, 죽었다 깨어나도 과거로 시간을 돌리는것은 (이론적으로) 불가능합니다. 이게 화학열역학 제 2법칙 '엔트로피 증가법칙'에 찰지게 위반되는 사항이라 과거로 돌아가고 싶으면 새로운 물리화학적 이론을 가지는 새로운 우주를 하나 만드시는수밖에는 없습니다.

학문 / 화학

23.03.27

답변 내역