水的部分有趣的反常性质
与其它物质相比,水有太多的“反常”性质,有些网站甚至列举了70 余种水的反常性质。为了给读者一点感觉,此处将部分有趣的反常性质列出,这包括:
(1)水密度随温度升高(直至~4 ℃);
(2)水的表面比体内致密;
(3)冰的热导率随压力减小;
(4)水的熔点、沸点和临界点都反常地高;
(5)固体水有大量的稳定晶相;
(6)过冷水有两相,在-91 ℃有第二临界点;
(7)液态水可在很低温度下存在,且加热会凝固;
(8)液态水容易过热;
(9)热水可能比冷水结冰快;
(10)液态水容易过冷,但很难玻璃化;
(11)液—气相变体积变化极大,~1800 倍;
(12)熔化时,水的近邻数增加;
(13)压力会降低冰的熔点;
(14)压力降低最高密度对应的温度;
(15)过冷水有密度最小;
(16)压缩率极小;
(17)压缩率随温度下降(直至~46.5℃);
(18)压缩率—温度关系有极小值;
(19)折射率在低于0 ℃附近取极大;
(20)比热非常大;
(21)高的导热率,在130 ℃时取极大;
(22)粘度随压强降低;等等。
这其中一些反常性质与生命的发生和延续密切相关。比如,幸亏自然条件下结的冰比水轻,寒冷地区的水体才不会完全冻上,水中的生物才能熬过漫长的冬天;幸亏水的表面张力很大,相当多的小动物才可以生活在水面上;幸亏水的比热很大,赤道附近的水也不会被轻易烧开,因此水中生物避免了被自然煮熟的命运;又,幸亏冰雪的比热很大,北半球在雪后才不会迅速变成泽国。水之作为生命发生的前提,是由诸多反常物理性质促成的。水有这么多独特的性质,这些性质反常是水科学研究的主题之一。