1,水的物理性质

状态和颜色:在常温常压下,水是无色、无味、无臭的液体。纯净的水是透明的,这种透明性使得光线能够在水中传播,对于水中生物的光合作用等过程至关重要。例如,在海洋中,阳光能够穿透一定深度的海水,为浮游植物提供光能。

密度:水的密度在 4℃时最大,为 1 克 / 立方厘米。这一特性使得冰的密度小于水,冰会浮在水面上。在寒冷的冬天,湖泊或河流表面的水结冰后形成一层冰盖,这层冰盖起到了保温的作用,阻止了下层水体的进一步冻结,从而保护了水生生物的生存环境。

沸点和熔点:在标准大气压下,水的沸点是 100℃,熔点是 0℃。水的高沸点使得它在地球上的大部分环境温度下能够以液态形式存在,这为生命活动提供了稳定的溶剂环境。同时,水的熔点特性使得水在温度变化时能够在固态和液态之间转换,参与地球的水循环。

溶解性:水是一种良好的溶剂,能够溶解许多物质,包括盐类、糖类、气体等。例如,食盐(氯化钠)能在水中溶解形成钠离子和氯离子,这是因为水分子是极性分子,其氧原子一端带有部分负电荷,氢原子一端带有部分正电荷,可以与其他带电粒子相互吸引。这种溶解性使得水在生物体内能够运输营养物质和代谢废物,在地球化学循环中也起着关键作用。

比热容:水的比热容较大,为 4.2×10³ 焦 /(千克・℃)。这意味着水吸收或放出相同热量时,温度变化相对较小。例如,在沿海地区,海水的高比热容使得其能够在白天吸收大量太阳辐射热而温度升高不明显,在夜间又能释放热量,使得沿海地区的昼夜温差较小。这对调节地球气候和维持生态系统稳定有重要意义。