爱华网
水的基本知识
1、水的物理特性
1.1水的形态、冰点、沸点
纯净的水是无色、无味、无嗅的透明液体。
水在1个大气压时（105Pa），温度在0℃以下为固体（固态水），0℃为水的冰点。从0℃~100℃之间为液体（通常情况下水呈现液态），100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。
1.2水的比热
把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.2×103[焦/（千克·℃）]
1.3水的汽化热
在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的汽态水（水蒸汽）所需要的热量，叫做水的汽化热。（水从液态转变成气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能够进行。
1.4冰（固态水）的溶解热
单位质量的冰在熔点时（0℃）完全熔解在同温度的水所需要的热量，叫做冰的熔解热。
1.5水的密度
在1个大气压下（105Pa），温度为4℃时，水的密度为最大，每立方厘米质量为1克，当温度低于或高于4℃时，其密度均小于1。
1.6水的压强
水对容器的底部和侧壁都有压强。（单位面积上受到的压力叫做压强）水内部向各个方向都有压强；在同一深度，水向各个方向的压强相等；深度增加，水压强增大；水的密度增大，水压强也增大。
1.7水的浮力
水对物体向上和向下的压力的差就是水对物体的浮力。浮力的方向总是竖直向上的。
1.8 水的表面张力
水的表面存在着一种力，使水的表面有收缩的趋势，这种水表面的力叫做表面张力。
1.9水的其它力学性质
范德华引力
对一个水分子来说，它的正电荷重心偏在两个氢原子的一方，而负电荷重心偏在氧原子一方，从而构成极性分子，所以当水分子相互接近时，异极间的引力大于相距较远的同极间的斥力，这种分子间的相互吸引的静电力称范德华引力。
2、水的化学特性
水是由氢氧二种元素组成的（二个氢原子和一个氧原子组成一个水分子），其中氢和氧的质量比为1：8，水中氢占11.11%，氧占88.89%。由于水分子间还生成较强的氢键，使液态水中有（H2O）2、（H2O）3等缔合水分子。
3、水在地球上的分布
水是地球上分布最广的物质，是人类环境的一个重要组成部分，以气、液、固三种聚集状态存在，地球水的总量约有136000万立方公里，即接近于14亿立方公里，如果全部铺在地球表面上，水层厚度可达到约3000米，海洋中聚集着绝大部分水，占地球总水量的97.2%，它覆盖着地球表面70%以上，陆地上到处都分布着河河湖沼，这些地面水总量约为23万立方公里，其中淡水约一半，只占地球水总量的万分之一，地下土壤和岩层中含有多层地下水，总量估计有840万立方公里，在高山和冰冻地区还积存着巨量冰雪和冰川，占陆地水总量的四分之三，天空大气中总是流动着大量的水蒸气和云，在动植物机体中也饱含水份，例如，大多数细胞原生质内含水分约80%，人的体重有65%是水分，黄瓜的重量中水竟占约95%，即使在矿物岩石结构中也包含了相当量的结晶水，由此可见，水在地球上几乎是无所不至，确实是一种分布极广的常见物质，它在整个自然界和人类社会中发挥着不可估量的巨大作用。
4、水资源情况
地球上水的总量约为14亿立方公里，其中淡水只占总水量的2.53%，且主要分布在南北两极的冰雪中。目前人类可以直接利用的只有地下淡水平线、湖泊淡水和河床水，三者总和约占地球总水量的0.77%，除去不能开采的深层地下水，人类实际能够利用的水只占地球上总水量的0.2%左右。
我国水资源总量约为28124亿立方米，其中地下水约8700亿立方米。水资源人约2700立方米，是世界人均占有量的25%，居世界第88位。我国的淡水占全球的8%，人均占有量是世界人均占有是的30%。
我国水的时空分布极不合理，如占国土面积过半，占全国耕地面积64%的长江以北只占全国18%的水资源，尤其是华北，人均还不到全国平均水平的1/6。
5、水的重要作用
5.1人与水
冥冥苍穹，茫茫大地，曾几何时，地球上有了水，于是便开始有了生命，有了人这种生灵，靠了它，生命才得以连续，人类才得以繁衍生息；现代科学证明，人的体重的60%多是水，血液的90%也是水，每人每天至少要有2000毫升的水才能维持生命，人断水7～10天，就将出现死亡，失水15～20%就产生脱水症状，人，自从诞生那天起，便与它结了不解之缘。水在人体内所起的作用可归纳为如下几点：
5.1.1水能溶解各种各样的电解质，被溶解了的电解质以离子态离解，使生命中的生物化学反应得以正常进行。
5.1.2水是一部分有机物质的溶剂，对人体内的生物反应十分有利。
5.1.3水的表面能力大，存在于人体各个组织、器官、肌肉毛细管与组织液中以及细胞与细胞之间的微小间隙之内向全身供给营养物质向血液提供溶解氧，排泄物又借助于水才能运输，作为尿和汗液等排出体外，如果没有水，排泄物将在人体内积累，以致产生中毒现象。
5.1.4人体除由传导、幅射将热量散发外，还通过发汗等产生的气化热，把体内多余的热散出去，以防体温上升。
5.1.5人体内水平衡情况表
收入（毫升） 支出（毫升）
饮用水1200 尿1200
食物水分600 从皮肤、肺部700
体内水200 粪便100
合计2000 合计2000
说明：体内水，就是进入体内的食物由于加氧反应，在发生热的同时产生的，成年人：男子体重每一公斤，每天大约需要补充30毫升水，女子体重每1公斤，每天大约需要补充25毫升水，这里都是指每天所必须补充的。
5.1.6水与人体健康
水不仅是人类生活不可缺少的重要物质，也是影响人体健康的主要因素，它是机体进行各种生理生命活动的重要介质，通过饮水人的机体获得必需的生理微量元素，如铁、锰、铜、锌、碘、氟、钙、镁，排出机体代谢产物CO2、尿素、尿酸。
符合卫生要求的饮用水能保证人体健康，反之则会给人体带来多种危害，如果饮用水被微生物和物理、化学物质污染，必然要危害饮水人群机体健康，甚至发生中毒或引起疾病。据有关资料报导，由于水引起的疾病有如下几种：
（一）介水传染病
一般通过饮用水传播的传染病叫介水传染病，如霍乱、副霍乱、伤寒、副伤寒、细菌性痢疾，病毒性肝炎、小儿麻痹症、肠炎等都可通过饮水进行传播。历史上，国内外很多城市都发生过因饮水被污染而引起霍乱、伤寒、肝炎等传染病暴发流行的病例。
游泳池水不洁，则可传播红眼病、砂眼、中耳炎和皮肤病等，此例亦不少见。
（二）寄生虫病
有些寄生虫病，如血吸虫病、钩端螺旋体病，也可通过水传播。
（三）地方病
水中含碘量不足，会引起地方性甲状腺肿和克汀病；含氟量过低，人群龋齿增加；含氟量过高，会发生氟斑牙、氟骨症等地方性氟中毒。
（四）公害病
水如受到工业“三废”的污染，就可引起公害病，如日本水俣地方，由于饮水受到了汞的污染，当地人发生非常严重的汞中毒，被称为“水俣病”，日本富山县的居民发生过镉中毒，全身骨骼剧疼，被称为“骨疼病”，这是两起闻名世界的公害事件。另外象砷、铝、铬、氰化物、农药等污染水源，都可能引起人体急、慢性中毒。
（五）其它疾病
饮用钙镁含量低的软水，心血管疾病发病率较高；含量高时，可引起暂时性胃肠功能失调节，如消化不良、腹泻。苯并（a）芘、铬、镍、亚硝酸盐污染水质严重时，癌症患病率增高。
6、城市与水
6.1市政设施用水
一座城市，特别是现代化城市，不管城市规模大小，如果缺水就很难维持，姑且不论城市居民生活离不开水，工厂生产离不开水，而城市的一些公用设施、消防、绿化、公共场所的清洁卫生，高温季节公路降温、……都少不了水，而且还要求提供不受污染的水。在改革开放的今天可以毫不夸张地说：水环境决定投资环境，直接影响城市改革开放的程度。
6.2工业用水
水在工业上主要用于以下几个方面：
（一）冷却用水，冶金、电力、化工等工业的某些机械设备在操作过程中需要大量的水来冷却降温，钢铁厂每炼一吨钢要用200立方米冷却水。
（二）动力用水，许多工厂要用蒸汽供热，蒸汽机车，发电厂的汽轮机需要由蒸汽供给动力，这都要用不少的水。
（三）生产技术用水，化工、轻工等行业在生产过程中需要用水作反应介质，或用来清洗处理产品，一个50万锭的纺织印染厂，每日要用5万立方米以上的水，造纸厂每生产一吨纸大约要用250~500立方米以上的水，而生产一吨人造纤维要用1000立方米水。
（四）产品用水，有些工业部门的产品以水为原料，如食品工业的酿酒、制酱油、酿醋等，产品的成份中水占相当的比重。
7、农业与水
水利是农业的命脉，农业生产上，特别是在较干旱的地区，需要用大量的水进行灌溉，例如在我国华北地区，灌一亩小麦地用水40~50立方米，灌一亩棉花地用水35~50立方米，因此即使是一些工业发达的国家，工业用水量很大，但农业用水量仍远远超过工业用水量。此外，林场、牧场、渔场都离不开水。
8、环境与水
一个地区无论是山脉、平原、盆地，缺少水整个生态失去平衡，一片葱绿的原野经过一定的历史时期就会变成荒无人烟的沙漠，水还是决定气候的重要因素，而它的流动是改变地球面貌的主要原因。可以说任何一个缺水的环境不可能是好的环境。
水爬高的本领
水往低处流是人们常见的自然现象，这符合自然界能量最低原理---任何物体总是在千方百计使自己占据一个最低的位置，以求处在最稳定的地位。
图5-1 毛细现象示意图
然而，水可以往高处走，也许有人会说，水泵的作用能够使之这样。而帮助水爬高的第一个原因是大气，或者准确地说是大气压的作用。我们知道，在海平面上，0℃时的76cm竖直水银柱的压强叫一个标准大气压，即101kPa。如果水泵管外承受的是一个大气压，管内抽成真空，大气压可以帮助水在管内爬行10.336m的高度。但由于无法绝对真空，一般水柱上升高处不会超过8m至9m。其实，水本身的爬高本领是异常突出的。它可以不需要任何人或机械的帮助，登上悬崖陡壁，爬上参天古木的树冠。自然高度的限制也不复存在。比如，一株高大的树木，每天通过叶子蒸腾成千上万升水，植物体内产生负压，使下面的水源源不断地爬上树顶端。只要你留神观察，这类现象是屡见不鲜的。例如，我们在洗脸之前，漫不经心地将一块毛巾扔到盛水的脸盆中，刚巧一头栽倒水里，一头挂在脸盆口上，只要过少许时间，便能看到水越过了脸盆高壁的边缘，从毛巾上一滴一滴地跌落下来。
我们可以做这样一个实验，在一个盛水器皿中，插入一个孔径如绣花针头大小的玻璃管（如图5-1），马上可以看到水沿玻璃管壁升高。孔径越细，水升得越高。这种现象称为毛
细管现象。靠着它的作用，水才沿着土壤里千千万万的毛细管、植物的茎部无止境地上升。毛细管现象，是由于水有着巨大的表面张力而引起的。水在液体中具有非常大的表面张力，因此具有卓绝的爬高本领，这就是水爬高的第二个原因。
毛细管现象对于维护生物的生命具有重要的意义。土壤的耕作层内保持着无数的毛细管，它们是土壤水分的主要通道。在土壤毛细管孔隙中储藏着大量的水，称为“毛细管水”。毛细管水是保持在土壤层的一种主要形式的水，它通过毛细管不知疲劳地爬上高处，输送给植物每一个细胞，保证植物吸收利用，对于植物的生长和繁茂起着关键性作用。
