本文讲述的是「水」这种化学物质。关於水的性质,详见「水分子」;关於「水」的其他涵义,详见「水 (消歧义)」。 水(
化学式:
H2O)是由
氢、
氧两种
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
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
酸、
碱、
盐等物质的
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
冰;气态叫
水蒸汽。
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
雪的密度为0.1×10
3 kg/m
3时,雪的热导率为0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃时最大,为1×10
3kg/m
3,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0.99987×10
3 kg/m
3,冰在0℃时,密度为0.9167×10
3 kg/m
3。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
汞以外,水的
表面张力最大,并能产生较明显的
毛细现象和
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
大气中
二氧化碳形成的
碳酸)而有较强的
导电能力。
水的来源
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
地壳中
硅酸盐等物质受
火山影响而发生反应、析出水分。也有观点认为,被地球吸引的
彗星和
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
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、
地下水和
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。
地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里. 当中
- 海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.2%)。
- 冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%)。
- 地下水占了13 000 000立方公里(或者0.9%)。
- 湖泊,内陆海,和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.02%)。
- 大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(或0.001%)。
对气候的影响
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
水体在
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,云中的水通过
降水落下来变成
雨,冬天则变成
雪。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、
雾、
露水、
霜等形态出现并影响气候和人类的活动。
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