Вода при большом давлении

[sis2]

Давление на большой глубине возрастает, но раз возрастает давление, то должна пропорционально меняться плотность, но известно, что плотность воды меняется очень мало, тогда что меняется?
По закону Менделеева-Клапейрона $PV=v'RT$ => $P=\frac{p}{M}RT$, где $\frac{p}{M}R$=const (p практически не меняется), тогда получается, что увеличивается температура?

[photon]

sis2 в сообщении #595287 писал(а):

По закону Менделеева-Клапейрон

А Вас не смущает, что вода - это, мягко говоря, не совсем идеальный газ?

[sis2]

Эм, ну я понимаю, я и не претендую на 100% точность, да и вообще на точность измерений, мне достаточно понять, что меняется с изменением давления. Если вы можете привести более удачный закон, я буду только рад.
В общем сокращу вопрос до пары слов: какой параметр и как у воды меняется при увеличении давления?

[Munin]

Плотность - меняется. Но очень мало.

Кстати, как я слышал, сжимаемость воды всё-таки больше, чем сжимаемость железа.

[Portnov]

Там ведь ещё и состав меняется. Кислорода растворённого в воде на большой глубине нет, например. Подозреваю, что состав солей тоже меняется с глубиной. Так что, вероятно, общие формулы, написанные для однородной среды, для воды в океане не подойдут.

[Парджеттер]

Portnov в сообщении #595756 писал(а):

Там ведь ещё и состав меняется. Кислорода растворённого в воде на большой глубине нет, например. Подозреваю, что состав солей тоже меняется с глубиной. Так что, вероятно, общие формулы, написанные для однородной среды, для воды в океане не подойдут.

Есть т.н. уравнение состояния морской воды.
Надо, конечно, учитывать соленость, морская вода является стратифицированной жидкостью. Впрочем, не уверен, что автор спрашивал именно про морскую воду.

[druggist]

sis2 в сообщении #595287 писал(а):

Давление на большой глубине возрастает, но раз возрастает давление, то должна пропорционально меняться плотность

Плотность обратно пропорциональна расстоянию(в кубе) между атомами(молекулами). В учебниках частенько приводится качественный вид кривой потенциальной энергии взаимодействия двух атомов в зависимости от расстояния между ними, посмотрите и все станет понятно.

[Парджеттер]

Собственно, как следует из гидростатики, давление на большой высоте определяется по школьной формуле (если жидкость идеальна и несжимаема)

$$p=p_0+\rho g (h-z),$$

где $p_0$ - давление на свободной поверхности, $z=h$ - координата свободной поверхности (ось $z$ направлена вверх).
Можно легко оценить сжимаемость воды. Плотность воды $\rho=1000$ кг/м^3, $g=9.81$м/с^2. На свободной поверхности атмосферное давление $p=1$атм $=1\cdot 10^5$Па. Известно, что для увеличения плотности воды атмосферного давления на 4.4% требуется давление 1000 атм. Найдем глубину, на которой это достигается

$$H=h-z=\frac{p-p_0}{\rho g}\approx \frac{10^8}{10^4}=10^4 m$$

Т.е. это глубина 10 км.

[gris]

Мне кажется, что это оценка сверху (хотя в случае с глубиной получается как бы снизу). За счёт повышения плотности давление будет возрастать пропорционально больше, чем первой степени глубины, и результат будет достигнут на меньшей глубине. Впрочем, там и $g$ будет меньше. .
А вообще для воды это слишком маленькое давление.
Мне представляется ледяная комета таких огромных размеров, что становится существенным гравитационное сжатие. Что тогда? Водяная комета, скорее всего, не сможет быть стабильной. Но может быть при достаточном количестве льда мы сможем получить водяной шар? Вот тогда интересно, что будет происходить с водой в его центре.

[Munin]

Portnov в сообщении #595756 писал(а):

Кислорода растворённого в воде на большой глубине нет, например.

А куда он денется? Весь объём океана вовлечён в циркуляцию водных масс (кстати, так было не всегда на протяжении истории Земли), так что если приповерхностные объёмы воды насытились кислородом, а потом опустились вниз и стали придонными, то кислороду из них некуда деваться, они несут его с собой. Разве не так?

gris в сообщении #595793 писал(а):

Мне представляется ледяная комета таких огромных размеров, что становится существенным гравитационное сжатие. Что тогда? Водяная комета, скорее всего, не сможет быть стабильной.

А что ей помешает? Если тело находится к Солнцу ближе т. наз. "линии льда", то вода в его составе (на поверхности) будет находиться в жидком виде.

gris в сообщении #595793 писал(а):

Но может быть при достаточном количестве льда мы сможем получить водяной шар? Вот тогда интересно, что будет происходить с водой в его центре.

При очень больших давлениях вода превращается в лёд при положительных температурах Цельсия. Но вот будут ли эти давления достигнуты в водяной планете - не знаю.

[photon]

Munin в сообщении #595699 писал(а):

Кстати, как я слышал, сжимаемость воды всё-таки больше, чем сжимаемость железа.

Перельман "Знаете ли вы физику?", 58-ая задача.
Даже если данные несколько устарели, то в целом все равно можно примерно сориентироваться:

Цитата:

58. Сжимаемость воды. Что сжимается под давлением больше — вода или свинец?

Цитата:

Несжимаемость жидкостей подчеркивается школьными учебниками так настойчиво, что внушается мысль, будто жидкости в самом деле несжимаемы,— во всяком случае поддаются сжатию в меньшей степени, нежели тела твердые. На самом деле «несжимаемость» жидкостей есть лишь фигуральное выражение для их весьма слабой сжимаемости, и то по сравнению не с твердыми телами, а с газами. Если же сопоставлять сжимаемость жидкостей со сжимаемостью твердых тел, то окажется, что жидкость сжимается во много раз сильнее их.
Наиболее сжимаемый из металлов—свинец—уменьшает при всестороннем сжатии свой объем на 0,000006 первоначального под давлением одной атмосферы. Между тем вода под таким же давлением сжимается на 0,00005. т. е. приблизительно в 8 раз сильнее. По сравнению же со сталью вода сжимается в 70 раз больше*.
Весьма сильной сжимаемостью из жидкостей отличается азотная кислота: она сокращает свой объем под давлением одной атмосферы на 0,00034, т. е. в 500 раз больше стали. Зато по сравнению с газами сжимаемость жидкостей действительно ничтожна: в десятки тысяч раз меньше.

*Под давлением в 25 000 ат метровый водяной столб сжимается до высоты 65 см (опыты Джеймса Бассета, 1933 г.).

[Munin]

photon в сообщении #595807 писал(а):

Даже если данные несколько устарели

Вода и свинец нынче другие? :-)

Большое спасибо за цитату!

[rudoms]

Munin в сообщении #595802 писал(а):

При очень больших давлениях вода превращается в лёд при положительных температурах Цельсия. Но вот будут ли эти давления достигнуты в водяной планете - не знаю.

У льда сушествует 15 модификаций по кристаллической решетке.




Обычный - это лёд I.

Предполагают, что «ледяные» спутники, например, Ганимед, могут в основном состоять изо льда II.
Лёд II - http://www.lsbu.ac.uk/water/ice_ii.html

Вообще в этом источники приводится основная информация по всем видам льда, включая аморфный.

[Munin]

Спасибо за диаграмму. Я подразумевал конфигурации льда VII и X. Как видно, они требуют давлений от 10 тыс. до 1 млн атм. Лёд II существует максимум при 6 тыс. атм. Возможно, для Ганимеда б'ольших давлений не получается, но для более крупных воображаемых тел 10-100 тыс. атм не выглядит недостижимо большими величинами.

[Portnov]

Если уж фантазировать, то можно попробовать представить уже никакую не комету, а большущую планету из воды, размером с Юпитер или больше. Может теоретически в одном месте космоса оказаться столько воды? Внутри Юпитера от большого давления горячо, а ведь он состоит из лёгких элементов. Что там будет у «водяного Юпитера»? Вода вообще такие условия выдержит, не распадётся на кислород с водородом? Термоядерная реакция там не начнётся?