SECRET 8
水和我们的生命有怎样的关系?
水是生命之源,它既是生命的组成物质,又是生命的保障。然而令人遗憾的是,随着经济的迅猛发展、科学技术的不断进步、人口的日益增加、都市的迅速扩张,现代社会给自然环境带来的污染也越来越严重,尤其是饮水安全,给人们带来始料未及的危害。
水流过的地方就有生命。水是构成自然界一切生命的重要物质基础,是一切细胞和生命的重要成分,可以说没有水就没有生命。
一个人身体中水的品质与变化与这个人的体质有很大的关系。人类疾病的80%都与水有关。据世界卫生组织报告,全球有10亿人正在饮用被污染的水,有18亿人因饮用被污染的水而患病。水利部也曾经发出警告:“全世界每天至少有5万人死于水污染引起的各种疾病,发展中国家每年有2500多万人死于饮用不洁净的水。”由于饮用不良水质导致的消化疾病、传染病、各种结石病、皮肤病、糖尿病、癌症、冠心病、心血管病、妇科炎症等达50多种。
水在人的身体里90%是以血液的形式存在的,连人的骨头里面都有20%多的水分。所以只有人们日常饮用的水健康了,身体才是健康的。在正常情况下,一个人一天需要3000毫升的水,每天通过呼出水汽、出汗、排尿、粪便等排出的水与摄入的水量大致相当。人体失去6%的水分时就出现口渴、尿少和发热的现象;人体失去10%~20%的水分时就会昏厥,甚至死亡。对人来说,水比食物更为珍贵,一个人在饥饿时,可以损失40%的体重(相当于人体一半的蛋白质,全部的肝糖及脂肪)而不毙命,但是如果损失20%的水分,就将面临死亡。也就是说,一个人禁食时,可以40天完全不吃东西,只喝水,依然可以活下去;可是一个人如果不吃东西,也不喝水,1周左右就会因为脱水而死。
SECRET 9
你知道水的怪脾气吗?
水也有怪脾气,你听说过吗?因为这些“怪脾气”,以至于水作为液体所能起的各种作用,有很多是其他物质无法替代的。
大家都知道,大多数物体都有热胀冷缩的性质,而常用的温度计也是利用液体热胀冷缩的性质制成的。但是水却热胀冷也胀,只有在4℃时,密度最大,体积最小,高于4℃或低于4℃时,体积都会膨胀。
当气温逐渐下降时,水面与冷空气接触,水的温度逐渐下降。当水温降到4℃时,水的体积最小。也就是说,体积相同温度不同的水,4℃的水最重。这样,水面上4℃的水就沉到水底,水面下高于4℃的水就浮上来。浮上来的水,温度降到4℃时,又沉下去。这样经过多次交换,所有水的温度都降到4℃。然后,表面水的温度继续下降,降到4℃以下,这时水的体积膨胀,不再下沉。温度降至0℃,开始结冰。因为同体积的冰比同体积的水轻,所以冰浮在水面上。只要空气温度在0℃以下,冰下面的水就会继续结冰,使冰越结越厚,同时也使冰下面的水的温度保持在4℃从而保证水下生物安全过冬。
水的怪脾气还不止是这一点。你知道吗?水的凝聚性和表面张力,能使岩石和土壤的缝隙中能“含”水;水能“爬”上高高的树梢,给植物送水分和养料;水的三态(液态、固态、气态)可以在自然状态下共存;几乎什么物质都能溶解于水,所以鱼儿才能从水中得到氧气。
SECRET 10
水能压缩吗?
如果你试着把一定量的水倒入一个上边开口的容器里,并把一个密闭的活塞装入开口内,使它与水面接触。如果你用全力把活塞往下压,你就会发现,它不会明显地移动。就认为水是“不可压缩的”是不对的,因为事实上,水确实是可以被压缩的。
就液体和固体而言,组成它们的原子和分子只是近于互相接触。借助于每个原子外层区域中的电子的相互斥力,这些原子和分子不再进一步靠拢。这表示液体和固体分子的抗压力比气体中分子运动的抗压力要强得多。
可是在上面的试验中,当你把活塞向下推时,你确实压缩了水,但压缩的程度不能测量出来。如果能够施加比人的肌肉大得多的压力,那么,水的体积或者任何其他液体或固体的体积的减少量,就会大到能够测量出来的程度。例如用每平方厘米1.1吨重的力量压缩100升的水,它的体积就会缩小为96升。随着压力的进一步增加,体积就会进一步缩小。
SECRET 11
水是怎么调节气候的?
地球之所以不致冷却,是因为大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%。气温之所以不会过高也不会过低,主要是因为海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量,而在冬季则能缓慢地释放热量。于是,水通过这种方式影响了地球上的气候。
而从另一个层面来看,雨雪等降水活动,或者水以冰雹、雾、露水、霜等形态出现,同样对气候的调节作用甚大。因为海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云,然后云中的水又通过降水落到地面变成雨,冬天则变成雪;雨雪落到地表,随后渗入地下,形成地下水;地下水又能形成泉水,经过小溪、江河汇入大海,这就成为一个完整的水循环过程。
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——中国儿童百科全书协会雷顿
无论是对科学感兴趣的小朋友,还是想要告诉小朋友们天空中各种不可思议现象的学校老师和父母,这本《水的秘密》都可以给你带来帮助。
——日本理科学术教学研究会小川真司