正文 第8章 天涯若比鄰——雨的遠親(1)(1 / 3)

第一節理論上的蒸餾水——水蒸汽

1.水蒸汽的形成

我們知道,水蒸汽是沒有顏色的氣態水。那麼,它是怎樣形成的呢?

當水的溫度超過沸點時(水的沸點是100℃),水分子吸收足夠大的內能,這種內能就轉換成脫離分子束縛的斥力,使分子之間的距離開始變大,水便由液態轉變為氣態。這種氣態水中不含任何其他物質,是理論上的蒸餾水,也叫水蒸汽。當水在沸點以下時,水也可以緩慢地蒸發成水汽。

2.與水蒸汽有關的常識當你被100℃的水或100℃的水蒸汽燙傷時,後者燙傷的情況更為嚴重。因為水的最高溫度是100℃,而水蒸汽的最高溫度是374.5℃,比水的最高溫度高274.5℃。而且,即使溫度不變,水蒸汽形成時吸的熱比水更多。

科學地說,水在常溫下會慢慢地變為水蒸汽散到空氣中,這種現象就叫蒸發。地上的水變成水蒸汽散到天上形成雲;如果水蒸汽凝結成較大的水滴,水滴就會落下來形成雨。

大量水蒸汽在空氣中凝結時,常呈現出肉眼看得見的“白氣”狀,這種“白氣”常被誤認為是水蒸汽。其實,這不是水蒸汽,而是水蒸汽在空氣中受冷凝結成的小水滴。事實上氣體用肉眼是看不到的。

其實水蒸氣和水蒸汽是兩種不同的物理形態:水蒸氣是指特定空間內的水,全部以氣態形式存在;水蒸汽則是指特定空間內的水存在的形式是氣、液兩相,也就是說,既有氣態形式,又有液態形式。

在實際應用中,我們接觸到的大多數是水蒸汽。

第二節生命之源——水

水是地球上最常見的物質之一,也是生物體最重要的組成部分。

人類很早就開始了對水的認識,古代樸素的唯物主義物質觀將水視為一種基本的組成元素。不僅如此水還是中國古代五行之一。自古至今,水在生命的演化中起到了非常重要的作用,一旦離開了水,任何動植物都無法存活。

水在常溫常壓下,是無色無味的透明液體,包括氫和氧兩種元素,化學式為H2O。自然界中純水不多見,通常是酸、堿、鹽等物質的溶液,但習慣上仍然把這種液體稱為水。純水可以通過蒸餾獲得,當然,這也是相對意義上的純水,不可能絕對沒有雜質。

水可以在液態、氣態和固態之間轉化。固態的水稱為冰;液態的稱為水;氣態的水在100℃以上時叫水蒸汽,100℃以下則稱為水汽。

地球表層的水域包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、積雪、地下水和大氣中的水等。由於注入海洋的水帶有一定的鹽分,加上常年的積累和蒸發,海水和大洋裏的水都是鹹水,無法直接飲用。湖泊的水有鹹有淡,例如北美的五大湖是最大的淡水水係,歐亞大陸上的裏海是最大的鹹水湖。

1.水的來源

在太陽係中,地球是唯一一顆被液態水覆蓋的星球,水在起源上也存在著很大的分歧。到目前為止,水的形成學說多達幾十種。

有人說形成地球的星雲物質中原本就存在水的成分;有人認為在地球形成初期,原始大氣中的氫和氧化合成水,水蒸汽逐步凝結形成海洋;有人相信原始地殼中矽酸鹽等物質受火山影響而發生反應,從而析出水分;還有人認為,彗星和隕石是地球上水的主要來源,甚至一直到現在,地球上的水還在不斷增加。

2.水的作用

水是人類賴以生存的重要資源之一,土壤缺水便無法孕育生物,淡水更是灌溉與孕育陸地生物的必要元素,水還是所有生物體的重要組成部分。水有利於部分生物進行化學反應,動物的消化作用及植物的光合作用都離不開水;水在生物體內能起到運輸物質的作用,有助於體內傳輸營養及氧氣;水還可以通過蒸發降低溫度,維持生物體溫度的穩定……由此可見水的作用極其重要。

人類文明多起源於江河流域,早期城市大都建立在江河流域附近,從而解決灌溉、飲用和排汙問題。在人類日常生活中,水在飲用、清潔、洗滌等方麵的作用也是非常重要的。隨著科技的發展,人們興修水利,不斷與水澇災害和洪水等自然災害鬥爭,形成了一些專門與水有關的研究領域,如水力學、水處理等。除此之外工業生產和化工生產也大量使用水這種廉價資源,然而用過的廢水未經處理就任意排放到江河、湖泊等水域,就會造成水汙染,甚至空氣汙染。

在解決這一問題的時候,汙水的處理是相當重要的。

水對氣候具有調節作用。大氣中的水汽能阻擋地球球輻射量的60%,保護地球不致冷卻;在夏季,水體能吸收和積累熱量,使氣溫不致過高;冬季則能緩慢地釋放熱量,使氣溫不致過低。

江河、海洋中的水蒸發到天空中形成雲,再經過凝結形成雨雪降到地麵,然後滲入地下形成地下水,地下水又從地層裏冒出來形成泉水,經過小溪、江河彙入大海,形成一個水循環。