为什么体积越小密度越大密度是反应物体属性的一个量,一般它不会因为这种物质的多少而发生变化,在同样体积的情况下,质量越大,密度越大。当物体的体积一定时,物体的质量越大,密度就会越小,下面让我们一起来分享为什么体积越小密度越大。
为什么体积越小密度越大1
都是万有引力惹的祸
其实其中的道理并不复杂,说穿了很简单,就是万有引力在里面起作用。因为质量越大的天体,引力越大,形成的重力向心压力就越大,物质就会被压缩得更紧密,这样体积相对质量就会更小了。
尤其是白矮星、中子星、黑洞等高致密天体,表现得更为显著。其实从白矮星开始,组成这些高密度天体的物质就不是我们通常认识的元素了,而是物质的第六态,也就是除了气态、液态、固态、等离子态、波色-爱因斯坦凝聚态等五态,增加的物质形态~简并态物质。
简并态物质又有电子简并态和中子简并态两种,可能还有夸克简并态,但迄今没有发现。
何谓简并压呢?
这就得了解一下量子力学泡利不相容原理了。这个原理是美籍奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利发现并创立的,是微观粒子运动基本规律之一。这个理论的内核是,在费米子系统中,不能有两个或以上的粒子处于完全相同状态,通俗的理解就是不能无隙缝地挤在一起。
我们世界有两种性质的粒子,一种是玻色子,指自旋量子数为整数的粒子,如光子、胶子、介子等;另一种就是费米子,是指自旋量子数为半奇数的粒子,包括电子、质子、中子、夸克等。玻色子粒子没有泡利不相容现象,只有费米子粒子遵循泡利不相容原理。
费米子粒子对自己同伴具有排他性,它们不能占据空间站同一个位置,靠拢了就会像小孩子玩游戏相互推搡,排斥别人与自己靠近,靠得越紧,排斥力就越大,这种推搡排斥的`力就叫简并压。
简并压不是已知四种基本力中的任何一种,四种基本力的作用机制都是依靠相互交换媒介,简并压只发生在全同粒子之间,不涉及任何力,本质上是一种波函数的干涉效应,有点像分子热运动,温度升高体积就膨大。
简并压越到原子内部深层次,粒子间隙就越小,表现出来的排斥力就越大,但因此密度就会越来越大。
白矮星是电子简并态物质
这种物质就是依靠电子简并压抵御重力向心压,维持一个平衡,让白矮星保持星体形状。电子简并压是遵循泡利不相容原理中,分子轨道中一个原子轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子。轨道能级越低,电子距离原子核就越近,简并压就越大。
当万有引力将电子与原子核之间的距离压缩到很近时,低能级轨道就挤满了电子,相互靠近的电子就会产生强大排斥力,阻止物质体积进一步缩小。
电子简并态物质,是一种虽然原子外壳被挤破,电子已经被压缩到极低轨道,但依然没有触动原子核。这些原子核漂移在电子海洋中,还保持着原子特性。因此白矮星的体积就还有地球这么大,质量却和一颗太阳差不多,密度达到1~10吨/cm^3。
当值简并压的支撑力度只能抵抗1个太阳质量左右的重力压力,到达太阳质量1、44倍时就会被压垮了。
中子星由中子简并态物质组成
白矮星通过吸积,质量进一步加大,重力向心压力就会增大,电子之间与原子核的空间就会进一步被压缩,天体体积就会进一步缩小。
当白矮星质量到达太阳的1、44倍,就到了压垮电子简并压的临界点,科学术语叫“钱德拉塞卡极限”。在这种重力压力下,电子简并压就无法支撑强大的重力压力了,整个原子就完全被压碎压垮了,原子核与电子之间就再也没有空隙了。
带负电荷的电子被压缩进了原子核里面,与带正电荷的质子中和变成了中子,整个原子核就都变成了中子,而且整个星球都成为一个大中子核组成的星球,这样这个星球就成为了中子星。
中子星由中子简并态物质组成,整个星球(物质)完全依靠中子与中子之间的排斥力支撑着,这个支撑间隙就极小了,星球密度达到原子核密度甚至更高,达到1~20亿吨/cm^3,这样中子星的半径就只有10km左右了。
简并压层次越深入质量越大,体积越小
从白矮星和中子星的质量和体积,我们可以看出电子简并压支撑的物质空间比中子简并压支撑的空间要大多了,但支撑力量就比中子简并压小多了。理论上夸克简并压比中子简并压的支撑力量更大,物质密度也将更大。但迄今为止科学家们还没有发现夸克星的存在。
为什么体积越小密度越大2
密度是物质单位体积的质量这个物理特性,所以相同质量体积越小,密度当然越大啊!
至于引力,它只跟质量和两个物体距离有关,和体积没有直接关系,所以不存在体积变小、引力变大的说法。(万有引力大小和两个作用物体的质量成正比,和它们之间质心距离的平方成反比)
我猜你是想说黑洞,其实你所谓的“引力变大”,问题就在于你把两个物体引力发生作用的距离等同于物体表面的距离,在你想象物体体积变小的时候,两个物体的距离也就随着表面位置的`变化而变小,当这个距离越来越接近质心点,引力自然就变得很大了;
如果你思考引力的时候,以质心点作为二者距离,体积变化、物体质心点不发生位移,那么引力是不会有变化的。
首先,密度是反应物体属性的一个量,一般它不会因为这种物质的多少而发生变化。也就是说如果俯憨碘窖鄢忌碉媳冬颅说密度与物体的质量成成比,与物体的体积成反比这句话是错的。(初中选择题中经常遇到)
再回答你的问题,密度大的,体积不一定大,还要看质量的多少。反正三个量中必须有一个是定量才有比较的意义。例如,1、同种物质(密度定)则质量大,体积就大。2、用某一容器装液体(体积定)则密度大的,质量就更大。(装水比装油更重)
为什么体积越小密度越大3
1、怎么看密度大小?密度越大质量越大?
1、密度的大小看不出来的,(以主要固体为例)
2、比较密度大小有以下方法:
(1)利用密度公式去计算比较。可以判断密度越大,质量越大是错误的。因为质量除了密度还与体积有关。
(2)相同体积比质量,质量大的密度大。
密度的应用:
1、鉴别组成物体的材料。密度是物质的特性之一,每种物质都有一定的密度,不同物质的密度一般是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是是测定待测物质的密度,把测得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较,就可以鉴别物体是什么物质做成的。
2、计算物体中所含各种物质的成分。
3、计算很难称量的物体的质量或形状比较复杂的物体的'体积。根据密度公式的变形式:m=Vρ或V=m/ρ,可以计算出物体的质量和体积,特别是一些质量和体积不便直接测量的问题,如计算不规则形状物体的体积、纪念碑的质量等。
4、判定物体是实心还是空心。判定物体是空心的还是实心的,求出其密度,再与该物质密度ρ比较,把物体当作实心物体对待,求出体积为v的实心物体的质量,然后将m与物体实际质量m物比较。
2、密度大的重还是密度小的重?
体积相同的前提下,密度越小的物体越轻。ρ是密度,可得同体积的两个物体,密度(ρ)越小,质量(m)越小即越轻。密度是对特定体积内的质量的度量。密度的定义是物体的质量除以体积。
密度是物质的特性之一,关于密度的一些应用:
1、计算物体中所含各种物质的成分。
2、鉴别组成物体的材料:密度是物质的特性之一,每种物质都有一定的密度,不同物质的密度一般是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是是测定待测物质的密度,把测得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较,就可以鉴别物体是什么物质做成的。3、计算很难称量的物体的质量或形状比较复杂的物体的体积。
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