¿Cuánta presión se necesita para forzar un gas en un sólido?

Answer 1

Asumamos el agua como nuestro líquido:
En primer lugar, el agua (H2O) es un líquido incomprensible. Pero si consideramos una discusión hipotética, consideremos una masa de agua y bajo una temperatura constante (isotérmica) la comprimimos. Debido a la presión, el volumen disminuirá y las moléculas de agua se acercarán entre sí y a un cierto valor. se fusionarán entre sí (la presión debe ser muy grande para romper todas las fuerzas de unión, a saber, la unión de hidrógeno, la interacción con el dipolo) y formará un sólido pero no hielo al que estamos acostumbrados ya que la temperatura se mantuvo constante (obtenemos hielo Debido a la conversión de la estructura y propiedades de equilibrio de fase). La estructura sería diferente a toda esa presión. Eventualmente, si sigues aumentando la presión, ¡el agua se fusionará! Comprímalo aún más y formaría materia degenerada de electrones (como una estrella enana blanca), e incluso más aún haría material de estrella de neutrones (tan denso que los electrones se comprimen en los protones y solo quedan neutrones). ¡Un poco más lejos y llegarías a un agujero negro! ¡Eso requeriría una cantidad de presión astronómica (muy alta, literalmente)!

¡Lo mismo ocurre con otros líquidos!

Answer 2

La cantidad de presión necesaria depende de qué gas está hablando y de qué temperatura es el gas.

El valor exacto se estima utilizando lo que se llama un diagrama de fase. Este siguiente es el diagrama de fase del agua.

¿Como funciona? El eje vertical es la presión en milímetros de mercurio, y el eje horizontal es la temperatura en grados celsius. Si grafica las condiciones de presión y temperatura de un determinado cuerpo de H2O, puede descubrir en qué fase se encuentra descubriendo en qué campo del diagrama se graficará. Por ejemplo, digamos que tiene H2O a 700 mmHg y 23 grados centígrados. Trazas esa presión y temperatura en el diagrama, y ​​…

… cae en el campo líquido, por lo que el agua en esas condiciones es líquida.

Calentar significa moverse hacia la derecha del diagrama, hacia temperaturas más altas, y enfriarse significa moverse hacia la izquierda. Comprimir significa moverse hacia arriba, hacia presiones más altas, y descomprimir significa moverse hacia abajo. Por lo tanto, queremos saber cuánta compresión (la cantidad que necesitamos para “subir” en el diagrama “) para que el vapor de agua se convierta en un sólido.

En el caso del agua, como puede ver, si está por encima de los 0,01 grados centígrados, NO PUEDE comprimir el vapor de agua en hielo. Lo que significa que no puedes salir del campo de gas y entrar en el campo sólido simplemente subiendo: también debes moverte a la izquierda. Al subir (comprimir) solo puede hacer que entre en el campo de líquido. (Edite después de Xuan Luo: esto es una simplificación excesiva. De hecho, puede, a presiones cercanas a los 10,000 a 100,000 atmósferas y las temperaturas ambientales comprimir el agua en formas exóticas de hielo, esas condiciones simplemente no se encuentran). Por otro lado, si está por debajo de 0,01 ° C, como señaló Rob Hooft, solo necesitaría una pequeña fracción de la presión atmosférica para comprimir el vapor de agua en hielo, es decir, para ascender al campo sólido.

Ahora, cada sustancia tiene su propio diagrama de fase característico, y no todas las sustancias se comportan como el agua. Algunas sustancias pueden requerir mucho más, o mucha menos presión que el agua para solidificarse. De hecho, el agua es peculiar, porque no se puede comprimir agua líquida en hielo, mientras que la mayoría de las sustancias se pueden comprimir de líquido a sólido.

Answer 3

Toda la materia puede existir en tres estados: gas, líquido y sólido. Los gases elementales requieren una gran presión para despojar a los electrones y compactar los núcleos. Se cree que el interior de Júpiter contiene hidrógeno líquido y sólido. Tanto Saturno como Júpiter tienen suficiente masa para ejercer la tremenda presión requerida para formar hidrógeno metálico, pero no lo suficiente para comenzar la fusión.

El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ha experimentado con la creación de hidrógeno metálico. El equipo de Livermore pudo realizar mediciones eléctricas directas en una muestra de 1 pulgada de ancho. Un pin de disparo en el objetivo produce una señal eléctrica cuando es golpeado por la onda de choque inicial. Esto se utiliza para activar el sistema de registro de datos de conductividad electrónica de choque, para determinar si se ha producido la metalización. Observaron que la resistividad de la muestra disminuía al aumentar la presión, nivelando a un valor bajo a presiones superiores a 1,4 Mbar, aproximadamente un millón de veces la presión atmosférica de la Tierra.

El 5 de octubre de 2016, Ranga Dias e Isaac F. Silvera, del Laboratorio de Física Lyman de la Universidad de Harvard, publicaron las primeras pruebas experimentales de que el hidrógeno metálico sólido se ha sintetizado en el laboratorio a una presión de 495 GPa. La presión del laboratorio supera la presión en el núcleo de la Tierra en 135 GPa o (1,350,000 bares / 1,35 millones de atmósferas). Si el hidrógeno metálico recién creado se mantiene estable cuando vuelve a la presión normal, como predice la teoría, entonces el mundo cambiará radicalmente.

Answer 4

por lo que sé:
En general, los líquidos son incomprensibles, pero son compresibles hasta cierto volumen.
pero teóricamente es posible que al aumentar la presión manteniendo constante la temperatura, el líquido se fusione en sólido. Esto se llama presión crítica del líquido.
Pero prácticamente lograr esa presión es imposible.

Answer 5

Una vista alternativa; La compresión de un cuerpo macro (independientemente de su estado físico) actúa como una compresión externa de sus partículas de materia 3D primarias. En la compresión, las partículas de materia 3D primarias pierden su contenido de materia 3D y se expanden. Esto, a su vez, hace que los átomos sean más grandes y que reduzcan su contenido de materia 3D. El nivel de contenido de materia 3D reducido aparece como calor.
El aumento en el tamaño de los átomos / moléculas reduce el espacio interatómico, lo que aumenta la repulsión interatómica. Este proceso continuará hasta que la repulsión interatómica pueda igualar la presión externa.
Si la presión externa continúa aumentando, el macro cuerpo continuará calentándose a través de los cambios del estado físico de sólido a líquido a gaseoso a plasma. Nunca en orden inverso. Por lo tanto, comprimir un líquido no lo convertirá en sólido, sino que lo convertirá en estado gaseoso y luego en estado de plasma. ver: ‘MATERIA (Reexaminada)’.

Answer 6

Puede comprimir un gas para que se convierta en sólido, aunque en muchos casos se convertirá en líquido primero. Si elimina la presión, el sólido se evaporará de nuevo.

La presión real necesaria depende mucho del material y la temperatura. A 0 grados centígrados, por ejemplo, el vapor de agua puede comprimirse en hielo, y esto solo necesita una fracción de la presión atmosférica.

Answer 7

teóricamente es posible para todos los líquidos, pero prácticamente no todos los líquidos pueden comprimirse en un sólido.
Comprimir un líquido significa que estamos aplicando presión y disminuyendo el volumen. el volumen disminuirá debido al aumento de la atracción intermolecular y la disminución de la distancia intermolecular y, por lo tanto, logrará una composición similar a la de un sólido. Algunos líquidos se pueden comprimir en sólidos, esos son los que no están muy por encima de su punto de fusión. además, es más probable que ocurra cuando el estado sólido del líquido sea MÁS DENSO que el estado líquido. por ejemplo: el hierro fundido se puede convertir en bloque sólido al comprimir mientras que el agua no puede ser … es porque el hierro sólido es más denso que su estado fundido, mientras que el hielo es menos denso que el agua.