水

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水的三態

水（英文：Water，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

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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[<100oC[水蒸氣=steam];>100oC[水汽]

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]。

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0.1×10³ kg/m³时，雪的热导率为0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃时最大，为1×10³kg/m³，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0.99987×10³ kg/m³，冰在0℃时，密度为0.9167×10³ kg/m³。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應、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。

地球上水的体积大約有 1 360 000 000 立方公里. 當中

• 海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.1%)。
• 冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%)。
• 地下水佔了13 000 000立方公里(或者1.0%)。
• 湖泊，內陆海，和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.0018%)。
• 大气中的水蒸气在任何已知的時候都占了13 000立方公里(或0.0001%)。

水的導熱性質

水的氫鍵使水成為特優的吸熱能力，水將大部份所吸收的熱，用來打斷氫鍵，因此不會增加液體的溫度，而水的比熱容在25℃時，大約是4200J kg_-1 K_-1，比其它液體普遍較高。因為有此項特質，生活在水中的有機體能得到水的保護，而不會因空氣中溫度的急遽變化而有致命的危險。

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。

对地貌的影响

地球表面有71%被水覆盖，从空中来看，地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤，冲淤河道，搬运泥沙，营造平原，改变地表形态。

对生物的影响

有學說認為，地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%；而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。

水有利于部分生物化学反应的进行，如動物的消化作用及植物的光合作用。在生物体内还起到运输物质的作用，如血液中的血漿絕大部分都是水，有助於體內傳輸營養及氧。由於水可以透過蒸發而降低溫度，因此水对于维持生物体温度的稳定起很大作用，如動物的汗液及植物的蒸騰作用。

水的種类

不同的学科对水有着一些不同的称呼：

• 根据水质的不同，可以分为：
  • 软水：含鈉離子、鉀離子(鹼金屬)，硬度低于8度的水为软水。
  • 硬水：含鎂離子、鈣離子(鹼土金屬)，硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果，硬水加热会有较多的水垢。

File:Drinkingwater.JPG

飲用水

• 根据氯化钠的含量，可以分为：
  • 淡水
  • 鹹水

此外还有：

• 生物水：在各种生命体系中存在的不同状态的水
• 天然水：
• 土壤水：贮存于土壤内的水
• 地下水：贮存于地下的水
• 超纯水：纯度极高的水，多用于集成电路工业
• 结晶水：又称水合水。在结晶物质中，以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。
• 重水的化学分子式为D₂O，每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二，通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂
• 超重水的化学分子式为T₂O，每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少，其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水高上万倍
• 半重水的化学分子式为HDO，每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。

水資源淡水短缺问题与对策

地球上水总储量约为1.36x10¹⁸m³，但除去海洋等咸水资源外，只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形式存在，河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。

世界气象组织于1996年初指出：缺水是全世界城市面临的首要问题，估计到2050年，全球有46％的城市人口缺水。對於水资源稀少的地區來說，水已經超出生活資源的範圍，而成為戰略資源，由於水資源的稀有性，水戰爭爆發的可能性越來越高。

为让全世界都关心淡水资源短缺的问题，第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。

早期人們會抽取使用地下水，然而使用地下水會造成地層下陷並破壞地底結構，造成無法回復的永久性破獲，亦有可能阻斷地下水，在許多地方人們禁止使用地下水，以避免各種永久性的損害。 海水淡化是其一種對策，但由於耗用能量過高及成本過高，多數海水淡化廠在建成後不久就因資金不足被迫關閉。在杜拜這個乾旱但富裕地方，則利用這個方法取得淡水。

淡水水資源重要性

• 水是地球上的任何生物、生命體的必需物質，缺水的土壤便無法孕育生物，淡水更是灌溉與孕育陸地生物的必要元素，淡水的來源、節約、儲存、利用是全球的重要議題。

淡水水資源的主要來源

• 雨水、雪水、河水、海水淡化。

水資源節約

• 生物的生活與水資源息息相關，然而在水資源的節約上，有很多的議題，例如廢水的回收再使用、都市汙水處理系統、雨水收集使用、各式省水器具(省水馬桶……等)。
• 水資源對於生物如此重要，水資源的節約不浪費是全球相當重要性的議題。

水資源儲存

• 河流與湖泊的水庫儲存。
• 汙水回收淨化後儲存。
• 雨水的收集儲存。
• 海水淡化後儲存。
• 水資源的儲水、供水、分配和調節亦是全球的重要議題。

水資源利用

水資源利用可用在各種地方事物上。

• 農業用水，各種灌溉用水，動、植物用水。
• 工業用水，輕工業、重工業、機械工業、高科技產業、能源產業皆須使用水資源。
• 都市用水、村落用水，生物都需要水分，人類的生活亦須使用水。
• 觀光用水，美麗的風景和觀光區，皆需要使用水分。
• 沙漠灌溉用水，沙漠化是全球重要且困難的議題，沙漠化的原因在於水分的流失或缺少，因此要解決沙漠化問題，必須要有相當充足的水分灌溉並維持住水分。

造水

水對生命是這麼的重要，人類嘗試著根據水的基本特性以物理、科學、化學、能量……等各種方式來造水以增加水資源。

据报道，太阳能模拟自然造水机已经问世。

水文化

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水滴揚起

水在科学、哲学、宗教、文学、美术、体育、神话等中都有所体现。

水的利用

水是人类生活的重要资源，特别是农业需要大量水进行灌溉，人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立，以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中，水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。

随着科学技术的发展，人们兴修水利，与水涝害和洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域，如水力学，水文科学，水处理等，甚而产生了以水为生的产业水产业。

工业生产和化工生产大量使用这种廉价的原料。但未经处理的废水的任意排放就会造成水污染。为了解决这一问题，污水的处理就变得十分必要。 (见水污染和污水处理。)

而在家居上，大多數家庭的自來水均安裝淨水產品，這類型的器材，有效地將水質改善，包括將水污染解決。

水溶液

水可以用来溶解很多种物质，是很好的无机溶剂，用水作溶劑的溶液，即称为水溶液。用"aq"作为记号，如“HCl(aq)”。

当物质溶解于水时，离子化合物在水中发生电离，以离子态存在，这样的溶液一般是透明的。当分子溶于水时，有些可以与水发生反应，形成新物质，这些新物质溶解于水中，或者这些分子直接填补水分子间的空隙。这些分子、离子等都是溶质。特别需要注意的是，如果不作特殊说明，“xx溶液”，指的就是"xx"的水溶液。任何含有水的溶液，都必须称为“xx的水溶液”，即不管溶质于水的比例，只要有水存在，都应该把水当作溶剂。

对于大部分物质，它们能在水中溶解的质量是有限度的。这种限度叫做溶解度。有些物质可以和水以任意比例互溶，如“乙醇”，但绝大多数物质在达到溶解度时，就不再溶解。会形成沉淀或者放出气体，这种现象叫做析出。

还有一种特殊的状态，叫做胶体。胶体中，粒子的大小在100nm左右，由于电荷的作用不沉淀，悬浮在溶液中。牛奶是一种常见的胶体。

由於被溶解物質（稱作溶質）的顆粒大小和溶解度不同，水溶液的透明度會有所不同，較透明的稱作真溶液，較混濁的稱作膠態溶液（又稱假溶液），有些膠態溶液還會進一步在底部形成沉淀，成為沉殿膠態溶液。

古代世界观中的水

在文明的早期，人们开始探讨世界各种事物的组成或者分类，水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素说中就有水；佛教中的四大也有水；中国古代的五行学说中水代表了所有的液体，以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。

《老子·道德經》第八章以水比喻最高的道德標準：「上善若水。水善利萬物而不爭，處眾人之所惡，故幾於道。」水滋潤大地萬物，卻不爭奪顯赫的位置，總是謙卑自己，去充滿低漥之地。第七十八章又說：「天下柔弱莫過於水，而攻堅強者莫之能勝，以其無以易之。」指出柔弱勝剛強的道理。

水崇拜

在人类的童年时期，对于水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情，产生了又爱又怕的感情，产生了水崇拜。通过赋予水以神的灵性，祈祷水给人类带来安宁、丰收和幸福。

中国传统上的龙王就是对水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王，龙王庙、堂遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。

水污染議題

汙染的水若被生物飲用或灌溉，會嚴重的損害生物的健康，造成生物體破壞、衰弱、生成疾病，嚴重著即失去生命，換言生物若飲用乾淨的水，可保持健康促進循環。因此水的乾淨與避免水污染在全球是個重要的議題。

参考文献

1. 中東水源問題分析
2. 水戰爭相關報導

参看

• 水圈: 生态圈的组成
• 水上运动
• 水姓：中国姓氏之一
• 一氧化二氢恶作剧
• 水污染

外部链接

维基共享资源中相关的多媒体资源：

水

• 水化学 (水的化学常识)（英文）
• 水资源知识和数据

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