엄청난 힘으로 압축하면 물질의 성질이 변하나요?
단순히 엄청난(수천~수억) 압력을 이용해서 특정 물질을 압축시키면 아떻게 되는지 궁금합니다. 물질의 성질이 변할 수도 있나요?
7개의 답변이 있어요!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... 만
이게 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.
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
일반적으로 높은 압력이 가해지면 물질의 성질이 변할 수 있습니다. 이는 압축된 물질 내부의 분자들 간의 상호작용이 변화함으로써 발생합니다.
압력이 증가함에 따라 물질의 밀도가 증가하고, 분자들 간의 거리가 감소하게 됩니다. 이는 물질 내부의 화학적 반응, 전자 구조 및 결정 구조 등에 영향을 미치며, 이러한 변화는 물질의 물리적 및 화학적 성질에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 고압 상태에서는 일반적으로 녹는 점이 상승하고, 증발하는 점이 낮아지는 경향이 있습니다.
따라서, 단순히 엄청난 압력을 이용하여 물질을 압축시키면 물질의 성질이 변할 수 있습니다. 이러한 변화는 물질의 종류, 압력의 강도, 압축 속도 등에 따라 다를 수 있습니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
물질에 매우 높은 압력을 가하면 그것이 물질 내부의 분자 및 원자들에 대한 큰 힘을 가하게 됩니다. 이는 물질의 분자 구조를 변화시키고, 결정 구조의 변화, 전자 구조의 변화, 분자 간 상호작용의 변화 등 다양한 물리적 변화를 초래할 수 있습니다. 또한, 화학적으로는 화학 반응을 촉진하거나 방해할 수 있으며, 고체 상태에서는 상전이, 액체 상태에서는 응고 등의 변화가 일어날 수 있습니다
네, 엄청난 압력으로 물질을 압축하면 물질의 성질이 변화할 수 있습니다.
압력은 물질을 구성하는 원자와 분자들 사이의 상호작용을 변화시키는데, 이것은 물질의 분자간 거리, 분자 운동에 영향을 미칩니다. 엄청난 압력을 가하면, 분자간 거리가 감소하고 분자 운동이 느려져서 물질의 밀도가 증가할 수 있습니다. 이러한 압축에 의한 변화는 물리학적 변화로서, 화학적 성질은 크게 변하지 않을 수도 있습니다.
예를 들어, 다이아몬드는 탄소 분자의 구조로 이루어진물질인데, 수천 메가파스칼(MPa) 이상의 엄청난 압력을 가하면, 탄소 분자 간의 결합이 더 강력하게 되어 탄소 분자가 결합하여 다이아몬드 구조가 형성될 수 있습니다.
그러나 엄청난 압력이 가해지면 물질이 불안정해져서 분해될 수도 있으며, 엄청난 압력에도 불구하고 화학적인 성질은 크게 바뀌지 않을 수도 있습니다.
따라서, 물질의 압축에 따른 성질 변화는 물질의 종류와 압력의 크기, 온도 등에 따라 다양하게 나타날 수 있습니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
엄청난 힘으로 압축하면 물질의 성질이 변할 수 있습니다. 이는 물질의 분자 간 거리가 매우 가까워지고, 이로 인해 분자 간의 상호작용이 변화하기 때문입니다.
일반적으로 압력이 증가하면, 물질은 압축되어 부피가 감소하고, 물질의 밀도가 증가합니다. 이러한 압축으로 인해 물질의 상태도 변할 수 있습니다. 예를 들어, 고체 상태에서 압력이 증가하면 고체의 밀도가 증가하고, 고체가 더 단단해질 수 있습니다. 액체 상태에서는 압력이 증가하면 액체의 끓는 점이 낮아지고, 즉 상태가 변화할 수 있습니다. 기체 상태에서는 압력이 증가하면 기체가 압축되어 부피가 감소하고, 물질이 액체나 고체 상태로 변할 수 있습니다.
또한, 일부 물질은 고압 상태에서만 나타나는 특수한 상태를 가질 수 있습니다. 예를 들어, 고압에서는 일부 기체가 고체로 변할 수 있고, 일부 고체는 액체로 변할 수 있습니다.
따라서, 엄청난 힘으로 압축하면 물질의 성질이 변할 수 있으며, 이러한 변화는 물질의 종류와 압력의 크기 등에 따라 다르게 나타날 수 있습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 압력을 이용하여 물질을 압축시키면 물질의 성질이 변할 수 있습니다. 일반적으로 높은 압력은 분자 간의 거리를 줄여서 분자 간 상호작용을 강화시키기 때문에 물질의 밀도가 증가하고 분자의 움직임이 감소합니다. 이러한 변화는 물리적, 화학적, 전기적 성질에 영향을 미칠 수 있습니다.
예를 들어, 다이아몬드는 압력과 온도가 높은 지하 깊이에서 생성됩니다. 이 과정에서 석탄과 같은 탄소 기반 물질이 매우 높은 압력과 온도에 노출되면 결정 구조를 가지는 다이아몬드로 변할 수 있습니다. 또한, 고압 아래에서는 액체 수소와 헬륨의 전기적 성질이 변화할 수 있으며, 이는 우주의 내부에서 헬륨의 행동을 설명하는 데 필요한 것입니다.
따라서, 압력이 높은 환경에서 물질의 성질이 어떻게 변하는지 이해하는 것은 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다.
