Comportamiento del agua en condiciones teóricas de presión casi infinita

Hice una pregunta similar aquí , pero la respuesta dada muestra el comportamiento del agua en condiciones generales.

Me gustaría saber cómo es el comportamiento del agua a medida que aumentan las presiones hacia el infinito sin poder escapar de su confinamiento.. es decir, una bola de agua en el centro de una masa galáctica.. tal vez esta pregunta es más para la física teórica ya que realmente no podemos medir o experimentar?

La respuesta que obtuvo allí es probablemente la que puede recibir aquí. Realmente deberías asegurarte de entenderlo antes de continuar con tu búsqueda.
@AndréNeves, esa última respuesta es útil para comprender el comportamiento del agua bajo presiones y temperaturas relativamente bajas. Estoy buscando para ver qué sucede después de que el 'hielo' ya no puede reorganizar la estructura, pero la presión continúa aumentando.
No entiendo qué sería esto. ¿Cuánta presión sería, en pascales? Aquí, echa un vistazo: en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(pression)
Saludos, @AndréNeves. Ese es un buen recurso. Las presiones que estoy viendo caen entre 10 ^ 11 y 10 ^ 16 Pa.
Luego, la región superior del gráfico mencionado en CSE ( i.stack.imgur.com/RpaIc.png ) no es "presión relativamente baja", sino en el orden de magnitud que desee. Sin embargo, no sé cómo las temperaturas muy altas (15 millones de K, núcleo del Sol) afectarían el estado del agua.
la investigación sugiere que la temperatura tiene poco efecto sobre la materia más allá de cierta presión. La densidad de la materia aumenta debido a los movimientos más pequeños y rápidos de las partículas subatómicas.
En ese caso, ese diagrama te satisfaría por completo. Ice XI sería la respuesta.
Esa es parte de la respuesta, @AndréNeves, pero los pasos que pasan son muy curiosos. 1 Tpa = ~ 10 ^ 12 Pa, por lo que el diagrama solo describe las características al comienzo de mi consulta. ¿Qué debería suceder más allá de los hielos, cuando las presiones son lo suficientemente fuertes como para romper los lazos, y qué implica romper estos lazos?
¿Podría proporcionar material que respalde la suposición de que la ruptura del vínculo ocurriría más allá de esa presión? Simplemente no estoy seguro de que algo muy especial suceda 4 órdenes de magnitud por encima de 10 ^ 12.
Las partículas subatómicas tienen límites de presión después de los cuales degeneran. No estoy seguro de si los enlaces entre el hidrógeno y el oxígeno pueden romperse incluso antes de que esto ocurra, considerando que ocuparían más espacio separados que juntos, en.wikipedia.org/wiki/Degenerate_matter#Electron_degeneracy

Respuestas (2)

Aquí está el diagrama de fase para el agua:

diagrama de fases

El diagrama nos muestra que a presiones de alrededor de 1 terapascal (alrededor de 10 millones de atmósferas) el hielo es sólido, al menos hasta los 400 C. Se ha predicho (referencia_1 , referencia_2 ) que a presiones más altas, entre 1,5 y 6 terapascales, el hielo sólido experimentará una transición de aislante a metal y mostrará propiedades típicamente asociadas con los metales (estructura de bandas, conducción eléctrica, etc.). Eso es alrededor de 15-60 millones de atmósferas.

Pero, si la presión aumentara hacia el infinito, el comportamiento del agua (sin que el agua pudiera escapar de su confinamiento, digamos una bola de agua en el centro de una masa galáctica) sería muy diferente...

Basta con decir que no se queda agua después de cierto punto. Las intensas temperaturas creadas por la compresión harán que el agua se rompa y finalmente ya no tenga átomos de oxígeno debido a las reacciones nucleares. Debido a que estamos hablando de una presión aplicada externamente, el límite de Chandrasekhar no se aplica, por lo que hay un punto en el que los electrones y los protones se combinan (cuando se supera la presión de degeneración de los electrones ) y queda una masa de neutrones. Los propios neutrones también tienen una presión de degeneración (aunque no tenemos buenos modelos para predecir la presión exacta que debe superarse). A partir de aquí, no sabemos con tanta certeza qué sucede, pero se ha pronosticado la formación de materia de quarks.

Eventualmente, llegamos a una singularidad. Podemos pensar en esto como toda la materia que teníamos antes de ser comprimida en un volumen infinitesimal con densidad infinita y nuestra presión aplicada deja de significar algo. Si comenzamos con suficiente agua, esto se comportaría como cualquier otro agujero negro, aunque se supone que los microagujeros negros tienen algunas propiedades especiales.

Menciones: @ron @ Michael DM Dryden

Gracias por una respuesta increíble con temas interesantes para investigar. Si pudiera ser razonable suponer que la densidad aumentaría para igualar la supuesta densidad del núcleo de hierro y níquel de la Tierra, me pregunto cómo la presión de degeneración de electrones afecta los campos magnéticos.

Sí, la pregunta es teórica y también la respuesta. Bajo suficiente presión, el agua se volverá sólida, independientemente de la temperatura. Es decir, en la medida en que todavía es agua. Si la presión es lo suficientemente alta, los átomos colapsarán y formarán materia degenerada de neutrones (se teoriza que existe en los núcleos de las estrellas de neutrones). No estoy seguro de si podría haber una fase mixta intermedia entre el agua y el "neutronio" en la que solo uno de los átomos colapsa primero (ya sea H u O) y el otro a una presión mayor.

Algunos estudios sugieren que en algún punto de presión entre el hielo y la fusión, el agua adquiere características metálicas.
¿Sería un sólido en el núcleo del Sol (25 PPa, 15,6 MK)? Debe ser simple, pero no pude entender eso.
Comportamiento del agua en condiciones teóricas de presión casi infinita
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