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世界上的物质可以表现为多种不同的形态，已知的物质形态主要有六种，即固态、液态、气态、等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态以及费米子凝聚态，而其中固态、液态和气态这三种形态又是我们最为熟悉的。 我们日常所见的大多数物质都具有固态、液态和气态这三种形态，在不同的温度和压力下，这三种形态可以实现相互转化，其中最为典型的就是水了。在标准大气压之下，水的沸点是100摄氏度，也就是说在100摄氏度的时候水会变为气态形式，也就是水蒸气。而0摄氏度则是水的凝固点，在0摄氏度的时候，水会凝结成冰。如果气压升高，水的凝固点和沸点也会相应升高，反之则会下降。 水只有三种形态吗？并不是，不仅是水，很多物质在特殊的情况之下都存在着一种不同于三种形态的特殊形态，这种状态被称之为“超临界状态”。 什么是超临界状态呢？ 以水为例，水具有一个临界温度和临界压力，所谓临界温度就是指水从气态变为液态的最高温度。什么意思呢？我们知道，在标准大气压之下，水的沸点是100摄氏度，但随着压力的升高，这个温度也会升高，但是一旦温度超过了临界温度，此时无论如何增大压强，气态水都不会再化为液态了。而临界压力就是在临界温度时，让水由气态化为液态所需的最小压强。 水的临界温度是374.15摄氏度，也就是一旦温度超过了374.15摄氏度，无论如何增大压强，水都不会由气态变为液态了。 而水的临界压力是22.05兆帕，也就是说水在374.15摄氏度的时候，由气态转化为液态所需要的最小压强为22.05兆帕。那么，当水的温度和压力都远远超过了临界值，会发生什么呢？水会呈现出一种特殊的状态——超临界状态，处于这种状态下的水就被称之为“超临界水”。 超临界水是一种特殊的流体，相比普通的液态水而言，超临界水的压缩性会显著增强，而且还会获得溶解其它物质的独特能力。具体一点来说，超临界水与普通液态水的差异主要表现在密度、介电常数以及粘度上。 在标准大气压之下，常温液态水的动力粘度是0.001帕秒，而超临界水的粘度则是0.298x10∧-2帕秒，这意味着什么呢？意味着超临界水可以变成一种具有高流动性的物质。 说了这么多，超临界水到底有什么用呢？超临界水的独特性质决定了它必然拥有广泛的用途，比如有机废物的处理。传统的有机废物是如何处理的呢？是通过焚烧法。焚烧法顾名思义就是通过高温焚烧来分解有机废物，但这种处理方法会带来二次污染，然而使用“超临界水燃烧技术”就能够有效解决这一问题。燃料或者有机废物在与氧化剂相遇之后，可以在超临界水中发生氧化反应，而这种剧烈的氧化反应会产生一种“水热火焰”。 “水热火焰”是一种非常有趣的现象，在我们看来，就是水里着了火，好像水真的可以燃烧起来一样。 利用超临界水燃烧技术处理有机废物，不仅不会因高温而产生二次污染，而且去除率可以达到99%，一次就能处理完成，不需要再进行二次返工。超临界水除了具有可燃烧的特性之外，还是一种优质的“萃取剂”，因为超临界水可以具有很好的溶解能力，所以能够从很多天然物质中提取出香精和油脂。正是因为超临界水的用途广泛、开发潜力很大，所以一直以来科学家们都在进行关于超临界水的研究。 早期的超临界水都是在实验室中获得的，所以科学家们一直有一个疑问，那就是“自然界中是否存在超临界水”？后来，这个疑问终于有了答案。 德国科学家在大西洋中部的一个海底热液口进行考察时意外发现了这里存在着自然的超临界水，其原因就是这里的温度远超水的临界温度，根据测量，热液口附近的水温达到了464摄氏度，远超水的临界温度374.15摄氏度，这是一个令科学家十分兴奋的发现，因为这证实了超临界水并不是人为制造的，而是在自然界中客观存在的。当然了，超临界水并不是唯一能够处于超临界状态的物质，只要条件合适，很多物质都能够拥有超临界状态。 更多内容请关注公众号：sunmonarch 由科普中国重新排版编辑
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