【推荐下载】初中物理知识拓展：趣谈水的几个物理特性.docx

[键入文字]

初中物理知识拓展：趣谈水的几个物理特性

?在我们人类生活的地球表面上，有70%的地方由液态水覆盖着，可以说地球是

个名副其实的水球。几乎所有的生命形式的主要构成成分都是水，没有水就没有生命

的存在，也不会有今天有滋有味的生活。水有很多我们熟知的特性，如无色、无味、

能溶解许多物质、在0℃时结冰、100℃时汽化、能吸收大量的热能、能形成晶莹的水

珠等等。虽然一般人对水都比较了解，但仍有很多值得研究的地方，即使是它那些熟

知的特性也显得是如此地巧妙，因而让人类居住的这个神秘的星球有了无比丰富的生

命与多姿多彩的生活。

?

?

?一、水的溶解性与食味

?

?

?水比其他任何液体都能溶解更多的物质，这要得力于它独特的分子结构，特别

是水分子的有极性。我们都知道水的分子式是H2O。水的分子结构非常简单，由两个

氢原子和一个氧原子呈一定对称性组成V字型分子。这种结构导致水分子在氧的一边

出现微弱的负电，而在氢的一边形成微弱正电，所以水分子很容易相互形成立体的连

接，也使它很容易与其他物质的原子因电荷的吸引而相互接合，因而使水有很强的溶

解其他物质的能力。比如当我们将盐(NaCl)加到水中时，水分子的有极性使它与盐分子

间形成微弱结合，使得晶体盐粒均匀分散到水中。正是这一特性才使得我们的生活中

有那么多的美味，我们每一天都在不知不觉中喝下了各种水溶液，酸甜苦辣样样都

有。水的这种强溶解性，使得动物体内的水溶液携带着各种所需要的物质在体内循

1

[键入文字]

环，从而也为生命的代谢起了重要的作用。

?

?

?二、水的密度与地球生命

?

?

?在地球环境条件下，水是已知惟一三态共存的自然物质。水的不同状态对应分

子的不同排列形式，在固体状态下分子呈高度有序态存在。大多数物质在一定压力

下，随着温度的下降，其密度会上升;而水却比较特殊，在温度大于4℃时，水是遵循

这一规律的，包括从气态水到液态的过程。但在低于4℃后，水的密度反而开始减小，

即水在4℃时的密度最大。水的这种固态密度大于液态密度的特性在自然界中几乎是独

一无二的。在地球的大部分能结冰的地方，冬天来临时，水开始结冰，然后浮在水面

上，这样将冰下方的液态水与冰上方的冷空气隔离开，从而阻止或是减缓了冰下液态

水的固化，也保证了水中以液态水为生活条件的生命形式比如鱼类、水草等的存活。

当第二年春天到来时，上升的气温会熔化掉浮在水面上的冰，水又重新回到流动的液

态。试想一下，如果水没有这一特殊的物理性质会是什么样的结果?上面的水结冰后往

下沉，涌上来的水又结成冰，如此反复，最终是一条河或整个湖都变成硕大的冰疙

瘩，水中的生命也就无法生存下去了。果真如此，生命形式是否还这样丰富多彩也就

很难说了。

?

?

?三、水的表面张力与植物的吸水

?

?

?对液态的水来说，它的水分子由于有极性会处于一种半有序的状态，即水分子

2

[键入文字]

不断形成小团体同时这种连接又不断被打断，这是液态水有流动性的一个根本原因。

水分子之间的吸引使得水有一定的形状，如在重力场中水滴是上小下大的尖椭圆球体

而不是散开的。也正是水分子之间的这种内聚力使得水与空气接触的表面形成了与水

内部不一样的特征，即表层分子因所受内聚力不同而具有比内部水分子更高的势能，

于是产生表面的收缩，在表层上形成一定的张力，可以承受一定的重量。比如我们常

看见水面上有小昆虫站立，这时如果用一定倍数的放大镜观察，就会看到昆虫站立处

的水表面就像有一层膜一样微微下凹。而且水越纯净表面张力越大，实验中可以看到

在很纯净的水面上，一个5分的硬币也不会下沉。同样在水与容器的接触壁处，由于

水分子之间和水分子与容器的固体分子间的分子作用力的共同作用，水会沿壁上升或

是下降一定的位置，这就是水的毛细现象。对于植物的根脉来说水是浸润的，即水会

在没有外来压力的情况下自动沿植物的毛细管或毛细缝上升，其上升高度与毛细管的

宽度及水溶液本身所含物质以及地球的引力等因素相关。对于大多数不足1米的植物

而言，利用水的毛细现象吸收水分是一个重要的手段。如果在生活中水没有了这一特

性，你桌上的水也就无法用布或纸吸干。

?

?

?四、熨斗对水潜热的利用

?

?

?要升高水的温度需要加热，使1克水温度升高1℃所要的热能定义成1卡。1

克水从0℃上升到100℃所要热量是100卡，但要把100℃的这1克液态水变成100e的

气体则要540卡的热量，而这期间水温度并没有上升，只是水的物理形态发生了变

化。可见水蒸气当中蕴藏着大量的潜热。一旦水蒸气遇到冷物体就会液化，这一过程

将快速地释放出潜热。人们利用水的这一特性制成的蒸汽熨斗，可以利用热能将衣服

熨成我们想要