Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,8625.0.html
Дата изменения: Sun Apr 10 01:47:51 2016
Дата индексирования: Sun Apr 10 01:47:51 2016
Кодировка: Windows-1251

Поисковые слова: совершенный газ
Металлический водород - стр. 1 - Горизонты науки о Вселенной

A A A A Автор Тема: Металлический водород  (Прочитано 8533 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн vika vorobyevaАвтор темы

  • ASTRONOMY.RU
  • *****
  • Сообщений: 8 075
  • Рейтинг: +291/-18
    • Записки Вики Воробьевой
Металлический водород
« : 20.04.2005 [11:46:53] »
Давно хотела спросить.
Интересно, металлический водород, который, по современным представлениям, должен находиться в недрах Юпитера и Сатурна, это то же самое, что вырожденный водород, или же нечто иное? Металлический гелий - это вырожденный гелий, т.е. вещество, из которого состоят легкие белые карлики?

Оффлайн Forger

  • ****
  • Сообщений: 276
  • Рейтинг: +2/-0
Re: Металлический водород
« Ответ #1 : 20.04.2005 [13:39:10] »
Вроде да, я, по крайней мере, так всегда считал. Электрончики уже не привязываются к определенным ядрам, а рыскают повсюду. Только кристаллической решетки нет, хотя по логике должны быть достаточно стабильные упорядоченные области - как шарики на блюдце.
STF Mirage 7 на MT-3S-2D, рефрактор DeepSky 80/480, ТАЛ-120 доработанный, Pentax K10D

Оффлайн Stepa

  • *****
  • Сообщений: 1 983
  • Рейтинг: +54/-10
  • Мне нравится этот форум!
Re: Металлический водород
« Ответ #2 : 20.04.2005 [17:44:34] »
Вообще говоря, это не совсем то же самое. Вырождение в газах - это несколько иной процесс.
По устоявшемуся определению, вырождение газа наступает тогда, когда тождественность частиц начинает играть роль.
Для гелия-4 вырожденное состояние соответствует аномальной ветке на зависимости теплоемкости от температуры.

А металлический водород должен обладать металлической решеткой, ведь водород есть щелочный металл. Вот только современная теория физики тв. тела не может предсказать свойства этой структуры.



We must hang together or we all shall hang separately

Sainton

  • Гость
Re: Металлический водород
« Ответ #3 : 20.04.2005 [19:24:35] »
По атомной структуре он никак не меняется. При большом давлении начинает образовываться нечто вроде кристаллической решетки, а поскольку уровень незавершен (не хватает 7 электронов), то водород проявляет щелочные свойства

Canopus

  • Гость
Re: Металлический водород
« Ответ #4 : 20.04.2005 [22:46:50] »
  Может, это покажется непринципиальным, но проявление металлами первой группы Периодической системы свойств, которые мы называем щелочными, следствие наличия одного электрона на внешнем уровне, а не нехватка остальных семи. Про нехватку - это об галогенах, халькогенах и пниктогенах, все-таки.
  К тому же, водород - элемент уникальный, почему ему никак и не найдется точного места в Периодической системе - то его в 1 группе размещают, то в 7 (с галогенами), то вообще отдают все свободное место в 1 периоде, кроме той клетки, что отдается гелию(который размещают над благородными газами).
  Это я к тому, что водород - аналог щелочных металлов. Аналог, да не совсем. Некоторые химики называют поведение элементов, у которых появляется в атоме новый тип электронной оболочки (s,p,d или f), кайносимметричными.

Оффлайн vika vorobyevaАвтор темы

  • ASTRONOMY.RU
  • *****
  • Сообщений: 8 075
  • Рейтинг: +291/-18
    • Записки Вики Воробьевой
Re: Металлический водород
« Ответ #5 : 21.04.2005 [12:08:43] »
И все-таки я не понимаю разницы :(
Итак, в недрах белых карликов электроны вырождены, а ядра - нет. Ядра атомов образуют или кристаллическую решетку, или являются газом (если их температура достаточно велика). Давление вещества и его теплопроводность определяются электронами, а тепловой запас (тепловая энергия недр) - ядрами. Фактически, в куске металла ситуация та же. Атомы металла образуют кристаллическую решетку, а валентные электроны вырождены и образуют общий электронный газ, отвечающий за высокую теплопроводность. Разница только в том, что в недрах белых карликов находятся 'голые' ядра, лишенные электронных оболочек, а в куске металла - ядра, частично окруженные электронными оболочками.
Поэтому вопрос.
Чем все же металлический водород отличается от вырожденного водорода?
На мой взгляд, ничем, это два разных названия одного и того же состояния вещества. Но я могу ошибаться. Если разница есть, пожалуйста, объясните мне ее.

Оффлайн Ясь

  • *****
  • Сообщений: 652
  • Рейтинг: +9/-3
  • 110 мм Ньютон f/8 "Добсон Мицарыч"
    • Skype - jar_ohty
    • Безлюдные Пространства
Re: Металлический водород
« Ответ #6 : 21.04.2005 [12:22:22] »
Металлический водород -- это фаза жидкая или твердая, то есть конденсированная. А вырожденный -- это (с оговорками) газ. В первом ближний порядок есть, во втором, вероятно, нет. Хотя газ этот весьма странный, так как несжимаемый.
« Последнее редактирование: 21.04.2005 [12:24:47] от Ясь »

bob

  • Гость
Re: Металлический водород
« Ответ #7 : 21.04.2005 [12:25:19] »
Если разница есть, пожалуйста, объясните мне ее.

Наверное - в степени вырождения :) Сжатая плазма - это металл, в котором электроны обобществлены полностью.%)

Оффлайн vika vorobyevaАвтор темы

  • ASTRONOMY.RU
  • *****
  • Сообщений: 8 075
  • Рейтинг: +291/-18
    • Записки Вики Воробьевой
Re: Металлический водород
« Ответ #8 : 21.04.2005 [14:56:34] »
Металлический водород -- это фаза жидкая или твердая, то есть конденсированная. А вырожденный -- это (с оговорками) газ.

Я хочу еще раз обратить внимание собеседников на тот факт, что устойчивость белому карлику придает вырожденный ЭЛЕКТРОННЫЙ газ. Ядра же атомов (в данном случае - протоны) могут пребывать как в сконденсированном, так и не в сконденсированном состоянии. Они не вырождены! Из наблюдений известен углеродный белый карлик, в чьих недрах ядра углерода выстроились в кристаллическую решетку:
http://ru.arxiv.org/abs/astro-ph/0408364
Такой большой-пребольшой алмаз получился :) Но устойчивость этому объекту все равно придает вырожденный электронный газ.
Итак, перед нами металлический водород. Насколько я понимаю, в этом состоянии электроны покидают протоны и становятся свободными, как в металле. Но в металле электроны вырождены! Значит, в металлическом водороде электроны ТОЖЕ вырождены. Значит, наблюдается картина вырожденного электронного газа, в который погружены протоны, составляющие кристаллическую решетку (твердый металлический водород). Или - жидкий металлический водород, если протоны движутся относительно друг друга. Газом эту субстанцию назвать трудно, ибо она не сжимается.

У меня получается, что коричневые карлики состоят в основном именно из этой странной субстанции - вырожденного (другим словом, металлического) водорода.
Кстати, интересно, есть ли какие-нибудь более или менее подробные модели коричневых карликов? По аналогии с моделями звезд? С учетом уравнения состояния вещества и прочим?

Оффлайн Ясь

  • *****
  • Сообщений: 652
  • Рейтинг: +9/-3
  • 110 мм Ньютон f/8 "Добсон Мицарыч"
    • Skype - jar_ohty
    • Безлюдные Пространства
Re: Металлический водород
« Ответ #9 : 21.04.2005 [16:33:22] »
То, что сжатию препятствует именно электронный вырожденный газ -- это все понятно. Естественно, что протоны выродить не получится, ибо бозоны...  А вот все остальное -- то есть атомы, наодится в совершенно конкретном агрегатном состоянии. Если там ближний порядок есть -- то это конденсированная фаза. Если нет -- это будет газ. Кстати, переход водорода из металлического в вырожденное газообразное должен быть 2 рода, вроде.
А углеродный БК в ядре уж точно алмаза не содержит. Максимум металлический углерод (если и впрямь так остыл). А алмаз будет существовать вблизи поверхности черного карлика, где давление недостаточно для металлизации.

Оффлайн vika vorobyevaАвтор темы

  • ASTRONOMY.RU
  • *****
  • Сообщений: 8 075
  • Рейтинг: +291/-18
    • Записки Вики Воробьевой
Re: Металлический водород
« Ответ #10 : 21.04.2005 [16:43:26] »
Естественно, что протоны выродить не получится, ибо бозоны... 

Разве протоны - это бозоны? ??? Мне всегда казалось, что они такие же фермионы, как и электроны. А вот ядра гелия-4 - точно бозоны, потому что сложение четырех полуцелых спинов в итоге дает целый.

А вот все остальное -- то есть атомы, наодится в совершенно конкретном агрегатном состоянии. Если там ближний порядок есть -- то это конденсированная фаза. Если нет -- это будет газ.

Можно ли Ваши слова понимать так. Металлический водород - один из вариантов вырожденного водорода, а именно, такой вырожденный водород, ядра которого выстроились в кристаллическую решетку. Кроме металлического водорода (вырожденного по сути своей), существует и другой вариант вырожденного водорода, а именно газообразный, при котором никакого ближнего порядка нет и протоны хаотически летают и сталкиваются друг с другом.
Так?


Оффлайн Ясь

  • *****
  • Сообщений: 652
  • Рейтинг: +9/-3
  • 110 мм Ньютон f/8 "Добсон Мицарыч"
    • Skype - jar_ohty
    • Безлюдные Пространства
Re: Металлический водород
« Ответ #11 : 21.04.2005 [16:56:36] »
Так, люди, выручайте! Я запутался! Конечно же, протоны фермионы... вроде... мда...

bob

  • Гость
Re: Металлический водород
« Ответ #12 : 22.04.2005 [08:19:52] »
Разве протоны - это бозоны? ??? Мне всегда казалось, что они такие же фермионы, как и электроны. А вот ядра гелия-4 - точно бозоны, потому что сложение четырех полуцелых спинов в итоге дает целый.
Уважаемый Ясь дал Маха. :) Протоны фермионы.

bobyl

  • Гость
Re: Металлический водород
« Ответ #13 : 22.04.2005 [14:05:54] »
Есть гипотеза Р.В. Галиулина, что в центре Земли находится алмаз.

К вашему сведению, собственно алмаз не проводит электрического тока и отличается коэффициентом теплопроводности, необычайно высоким даже по сравнению с металлами. Последнее объясняется колебаниями больших групп ковалентно связанных атомов...


Оффлайн vika vorobyevaАвтор темы

  • ASTRONOMY.RU
  • *****
  • Сообщений: 8 075
  • Рейтинг: +291/-18
    • Записки Вики Воробьевой
Re: Металлический водород
« Ответ #14 : 22.04.2005 [15:26:28] »
Ясности все равно нет :( :(

Оффлайн Karen

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 6 145
  • Рейтинг: +262/-24
  • Янг, Карен
Re: Металлический водород
« Ответ #15 : 23.04.2005 [07:10:04] »
Вот "не-научный" объяснение жидкого металлического водорода для обычнего человека. Интересно для интуитивного понимания. ;)
Извините за перевод (источник: http://cseligman.com/text/planets/metallichydrogen.htm):
Если есть 30-40 атомов водорода в площаде обычно занята одного атома, каждый электрон в каждом атоме должен быть приблизительно 3 раза ближе к ядрам других атомов водорода чем обычно к собственному ядру. Может быть не сюрприз если атомы электроны "смущались" к какому атому они принадлежают. Электроны в том роде положения могут передвигаться с атома до атома до атома, производя металлический водород.
« Последнее редактирование: 25.04.2005 [16:34:47] от Karen »

Оффлайн Пенелопа

  • *****
  • Сообщений: 11 863
  • Рейтинг: +55/-22
Re: Металлический водород
« Ответ #16 : 25.04.2005 [13:38:06] »
ВЫ наверно имеете в виду ЭЛЕКТРОНЫ смущались, к какому ядру они принадлежат?

Оффлайн vika vorobyevaАвтор темы

  • ASTRONOMY.RU
  • *****
  • Сообщений: 8 075
  • Рейтинг: +291/-18
    • Записки Вики Воробьевой
Re: Металлический водород
« Ответ #17 : 25.04.2005 [14:10:13] »
Ладно, зайдем с другого конца.
Как известно, маломассивные звезды заканчивают свою эволюцию как гелиевые белые карлики. Их недра состоят из вырожденного гелия. Звезды предельно малой массы (ниже 0,07 солнечных масс) не в состоянии зажечь свой водород, они остывают, сжимаются до вырожденного состояния и, в конце своей эволюции, состоят из вырожденного водорода.
Вопрос.
Является ли вещество, из которого состоят эти коричневые карлики после своего остывания, металлическим водородом? Если нет, то чем отличается то вещество, из которого они состоят, от металлического водорода?

Оффлайн Пенелопа

  • *****
  • Сообщений: 11 863
  • Рейтинг: +55/-22
Re: Металлический водород
« Ответ #18 : 25.04.2005 [15:06:22] »
         Не скажу за астрономов. Но у атома металла есть электроны. Металл отличается от жидкости наличием кристаллической структуры и почти полностью фиксированнымы центрами масс ятома (то есть ядра).
         А судя по предудыщеим замечаниям плотность такая большая, что электроны не относятся к атому, а становятся общими.

Оффлайн Karen

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 6 145
  • Рейтинг: +262/-24
  • Янг, Карен
Re: Металлический водород
« Ответ #19 : 25.04.2005 [16:35:56] »
ВЫ наверно имеете в виду ЭЛЕКТРОНЫ смущались, к какому ядру они принадлежат?
Да, слово поправлено.