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英文Water化学式H2O)是由两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。水是地球上最常见的物质之一,是包括人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识,东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素,水是中国古代五行之一;西方古代的四元素说中也有水。

水的性质编辑

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主条目:水分子

水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界,纯水是罕见的,水通常多是等物质的溶液,习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以通过蒸馏作用取得,当然,这也是相对意义上纯水,不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为;气态叫[<100oC[水蒸氣=steam];>100oC[水汽]


]。

在20℃时,水的热导率为0.006 J/s·cm·K,冰的热导率为0.023 J/s·cm·K,在的密度为0.1×103 kg/m3时,雪的热导率为0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃时最大,为1×103kg/m3,温度高于3.98℃时,水的密度随温度升高而减小 ,在0~3.98℃时,水不服从热胀冷缩的规律,密度随温度的升高而增加。水在0℃时,密度为0.99987×103 kg/m3,冰在0℃时,密度为0.9167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。

水的热稳定性很强,水蒸气加热到2000K以上,也只有极少量离解为氢和氧,但水在通电的条件下(电解)会离解为氢和氧。具有很大的内聚力和表面张力,除以外,水的表面张力最大,并能产生较明显的毛细现象吸附现象。纯水有极微弱的导电能力,但普通的水因含有少量电解质(如矿物质、溶解大气二氧化碳形成的碳酸)而有较强的导电能力。

水的来源编辑

地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。地球上水的起源在学术上存在很大的分歧,目前有几十种不同的水形成学说。有观点认为在地球形成初期,原始大气中的氢、氧化合成水,水蒸气逐步凝结下来并形成海洋;也有观点认为,形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。另外的观点认为,原始地壳硅酸盐等物质受火山影响而发生反應、析出水分。也有观点认为,被地球吸引的彗星陨石是地球上水的主要来源,甚至现在地球上的水还在不停增加。

水在地球上的分布编辑

地球表层水体构成了水圈,包括海洋河流湖泊沼泽冰川积雪地下水大气中的水。由于注入海洋的水带有一定的盐分, 加上常年的积累和蒸发作用,海和大洋里的水都是咸水,不能被直接饮用。某些湖泊的水也是含盐水。世界上最大的水体是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。欧亚大陆上的里海是最大的咸水湖。

地球上水的体积大約有 1 360 000 000 立方公里. 當中

  • 海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.1%)。
  • 冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%)。
  • 地下水佔了13 000 000立方公里(或者1.0%)。
  • 湖泊,內陆海,和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.0018%)。
  • 大气中的水蒸气在任何已知的時候都占了13 000立方公里(或0.0001%)。

水的地理意义编辑

水的導熱性質编辑

水的氫鍵使水成為特優的吸熱能力,水將大部份所吸收的熱,用來打斷氫鍵,因此不會增加液體的溫度,而水的比熱容在25℃時,大約是4200J kg-1 K-1,比其它液體普遍較高。因為有此項特質,生活在水中的有機體能得到水的保護,而不會因空氣中溫度的急遽變化而有致命的危險。

对气候的影响编辑

水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地水体夏季能吸收和积累热量,使气温不致过高;在冬季则能缓慢地释放热量,使气温不致过低。

海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了,云中的水通过降水落下来变成,冬天则变成。落于地表上的水渗入地下形成地下水;地下水又从地层里冒出来,形成泉水,经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环

雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中,季风带来了丰富的水气,形成明显的干湿两季。

此外,在自然界中,由于不同的气候条件,水还会以冰雹露水等形态出现并影响气候和人类的活动。

对地貌的影响编辑

地球表面有71%被水覆盖,从空中来看,地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤,冲淤河道,搬运泥沙,营造平原,改变地表形态。

对生物的影响编辑

有學說認為,地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%;而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被水生生物

水有利于部分生物化学反应的进行,如動物消化作用植物光合作用。在生物体内还起到运输物质的作用,如血液中的血漿絕大部分都是水,有助於體內傳輸營養。由於可以透過蒸發而降低溫度,因此水对于维持生物体温度的稳定起很大作用,如動物汗液植物蒸騰作用

水的種类编辑

不同的学科对水有着一些不同的称呼:

  • 根据水质的不同,可以分为:
    • 软水:含離子、離子(鹼金屬),硬度低于8度的水为软水。
    • 硬水:含離子、離子(鹼土金屬),硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果,硬水加热会有较多的水垢。
File:Drinkingwater.JPG

此外还有:

  • 生物水:在各种生命体系中存在的不同状态的水
  • 天然水
  • 土壤水:贮存于土壤内的水
  • 地下水:贮存于地下的水
  • 超纯水:纯度极高的水,多用于集成电路工业
  • 结晶水:又称水合水。在结晶物质中,以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。
  • 重水的化学分子式为D2O,每个重水分子由两个原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二,通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂
  • 超重水的化学分子式为T2O,每个重水分子由两个原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少,其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水高上万倍
  • 半重水的化学分子式为HDO,每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。

水資源淡水短缺问题与对策编辑

地球上水总储量约为1.36x1018m3,但除去海洋等咸水资源外,只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形式存在,河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。

世界气象组织1996年初指出:缺水是全世界城市面临的首要问题,估计到2050年,全球有46%的城市人口缺水。對於水资源稀少的地區來說,水已經超出生活資源的範圍,而成為戰略資源,由於水資源的稀有性,水戰爭爆發的可能性越來越高。

为让全世界都关心淡水资源短缺的问题,第47届联合国大会确定每年3月22日世界水日

早期人們會抽取使用地下水,然而使用地下水會造成地層下陷並破壞地底結構,造成無法回復的永久性破獲,亦有可能阻斷地下水,在許多地方人們禁止使用地下水,以避免各種永久性的損害。 海水淡化是其一種對策,但由於耗用能量過高及成本過高,多數海水淡化廠在建成後不久就因資金不足被迫關閉。在杜拜這個乾旱但富裕地方,則利用這個方法取得淡水。

淡水水資源重要性编辑

  • 水是地球上的任何生物、生命體的必需物質,缺水的土壤便無法孕育生物,淡水更是灌溉與孕育陸地生物的必要元素,淡水的來源、節約、儲存、利用是全球的重要議題。

淡水水資源的主要來源编辑

水資源節約编辑

  • 生物的生活與水資源息息相關,然而在水資源的節約上,有很多的議題,例如廢水的回收再使用、都市汙水處理系統、雨水收集使用、各式省水器具(省水馬桶……等)。
  • 水資源對於生物如此重要,水資源的節約不浪費是全球相當重要性的議題。

水資源儲存编辑

  • 河流湖泊水庫儲存。
  • 汙水回收淨化後儲存。
  • 水的收集儲存。
  • 海水淡化後儲存。
  • 水資源的儲水、供水、分配和調節亦是全球的重要議題。

水資源利用编辑

水資源利用可用在各種地方事物上。

  • 農業用水,各種灌溉用水,動、植物用水。
  • 工業用水,輕工業、重工業、機械工業、高科技產業、能源產業皆須使用水資源。
  • 都市用水、村落用水,生物都需要水分,人類的生活亦須使用水。
  • 觀光用水,美麗的風景和觀光區,皆需要使用水分。
  • 沙漠灌溉用水,沙漠化是全球重要且困難的議題,沙漠化的原因在於水分的流失或缺少,因此要解決沙漠化問題,必須要有相當充足的水分灌溉並維持住水分。

造水编辑

水對生命是這麼的重要,人類嘗試著根據水的基本特性以物理科學化學能量……等各種方式來造水以增加水資源

据报道,太阳能模拟自然造水机已经问世。

水文化编辑

主条目:水文化
File:Water droplet.jpg

水在科学哲学宗教文学美术体育神话等中都有所体现。

水的利用编辑

水是人类生活的重要资源,特别是农业需要大量水进行灌溉,人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立,以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中,水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。

随着科学技术的发展,人们兴修水利,与水涝害洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域,如水力学水文科学水处理等,甚而产生了以水为生的产业水产业

工业生产和化工生产大量使用这种廉价的原料。但未经处理的废水的任意排放就会造成水污染。为了解决这一问题,污水的处理就变得十分必要。 (见水污染污水处理。)

而在家居上,大多數家庭的自來水均安裝淨水產品,這類型的器材,有效地將水質改善,包括將水污染解決。

水溶液编辑

可以用来溶解很多种物质,是很好的无机溶剂,用水作溶劑的溶液,即称为水溶液。用"aq"作为记号,如“HCl(aq)”。

当物质溶解于水时,离子化合物在水中发生电离,以离子态存在,这样的溶液一般是透明的。当分子溶于水时,有些可以与水发生反应,形成新物质,这些新物质溶解于水中,或者这些分子直接填补水分子间的空隙。这些分子、离子等都是溶质。特别需要注意的是,如果不作特殊说明,“xx溶液”,指的就是"xx"的水溶液。任何含有水的溶液,都必须称为“xx的水溶液”,即不管溶质于水的比例,只要有水存在,都应该把水当作溶剂

对于大部分物质,它们能在水中溶解的质量是有限度的。这种限度叫做溶解度。有些物质可以和水以任意比例互溶,如“乙醇”,但绝大多数物质在达到溶解度时,就不再溶解。会形成沉淀或者放出气体,这种现象叫做析出

还有一种特殊的状态,叫做胶体。胶体中,粒子的大小在100nm左右,由于电荷的作用不沉淀,悬浮在溶液中。牛奶是一种常见的胶体。

由於被溶解物質(稱作溶質)的顆粒大小和溶解度不同,水溶液的透明度會有所不同,較透明的稱作真溶液,較混濁的稱作膠態溶液(又稱假溶液),有些膠態溶液還會進一步在底部形成沉淀,成為沉殿膠態溶液。

古代世界观中的水编辑

在文明的早期,人们开始探讨世界各种事物的组成或者分类,水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素说中就有水;佛教中的四大也有水;中国古代的五行学说中水代表了所有的液体,以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。

老子·道德經》第八章以水比喻最高的道德標準:「上善若水。水善利萬物而不爭,處眾人之所惡,故幾於道。」水滋潤大地萬物,卻不爭奪顯赫的位置,總是謙卑自己,去充滿低漥之地。第七十八章又說:「天下柔弱莫過於水,而攻堅強者莫之能勝,以其無以易之。」指出柔弱勝剛強的道理。

水崇拜编辑

在人类的童年时期,对于水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情,产生了又爱又怕的感情,产生了水崇拜。通过赋予水以神的灵性,祈祷水给人类带来安宁、丰收和幸福。

中国传统上的龙王就是对水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王,龙王庙、堂遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。

水污染議題编辑

汙染的水若被生物飲用或灌溉,會嚴重的損害生物的健康,造成生物體破壞、衰弱、生成疾病,嚴重著即失去生命,換言生物若飲用乾淨的水,可保持健康促進循環。因此水的乾淨與避免水污染在全球是個重要的議題。

参考文献编辑

参看编辑

外部链接编辑

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