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水知識大全

圖文 更新时间:2024-12-22 16:37:01

水知識大全?(化學式)是一種無機、透明、無味、無臭、幾乎無色的化學物質,是地球水圈和所有已知生物體的流體(在其中充當溶劑)的主要成分它對所有已知的生命形式都至關重要,盡管它既不提供食物、能量,也不提供有機微量營養素它的化學式表明它的每個分子含有1個氧和 2個氫原子, 以共價鍵連接. 氫原子以 104.45° 的角度連接到氧原子上,今天小編就來說說關于水知識大全?下面更多詳細答案一起來看看吧!

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水知識大全

(化學式)是一種無機、透明、無味、無臭、幾乎無色的化學物質,是地球水圈和所有已知生物體的流體(在其中充當溶劑)的主要成分。它對所有已知的生命形式都至關重要,盡管它既不提供食物、能量,也不提供有機微量營養素。它的化學式表明它的每個分子含有1個氧和 2個氫原子, 以共價鍵連接. 氫原子以 104.45° 的角度連接到氧原子上。

水在世界經濟中發揮着重要作用。人類使用的淡水中約有 70% 用于農業。在鹹水和淡水水域捕魚是世界許多地區的主要食物來源,提供了全球 6.5% 的蛋白質。大部分商品(如石油、天然氣和制成品)的長途貿易是通過船隻運輸的通過海洋、河流、湖泊和運河。在工業和家庭中,大量的水、冰和蒸汽用于冷卻和加熱。水是多種礦物質和有機物質的極佳溶劑;因此,它廣泛用于工業過程以及烹饪和洗滌中。

水循環

水循環(科學上稱為水文循環)是指水圈内、大氣、土壤水、地表水、地下水和植物 之間的水不斷交換。

水在水循環中不斷流經這些區域,包括以下轉移過程:

  • 從海洋和其他水體蒸發到空氣中,從陸地植物和動物蒸騰到空氣中。
  • 降水,來自空氣中凝結的水蒸氣并落到地球或海洋中。
  • 來自陸地的徑流通常到達大海。

大多數在海洋中發現的水蒸氣都會返回到它,但風将水蒸氣以與徑流進入海洋的速度相同的速度在陸地上輸送,每年約為 47 Tt,而陸地塊中發生的蒸發和蒸騰每年也貢獻另外 72 Tt。每年陸地上的降水量為 119 Tt,有多種形式:最常見的是雨、雪和冰雹,還有一些來自霧和露水的影響。露水是當高密度的水蒸氣遇到涼爽的表面時凝結的小水滴。露水通常在早晨溫度最低的時候形成,就在日出之前以及地球表面溫度開始升高的時候。空氣中的冷凝水也可以折射陽光産生彩虹。

徑流經常聚集在流入河流的分水嶺上。用于模拟河流或溪流流量和計算水質參數的數學模型是水文傳輸模型。一些水被轉用于農業灌溉。河流和海洋為旅行和商業提供了機會。通過侵蝕,徑流塑造了形成河谷和三角洲的環境。為建立人口中心提供了肥沃的土壤和平整的土地。當一片土地(通常是低窪地帶)被水覆蓋時,就會發生洪水,當河流溢出河岸或發生風暴潮時,就會發生洪水。另一方面,幹旱是一個地區注意到其供水不足的數月或數年的延長期。當一個地區由于其地形或由于其在緯度方面的位置而持續低于平均降水量時,就會發生這種情況。

水資源

水既作為“存量”又作為“流動”出現。水可以儲存為湖泊、水蒸氣、地下水或含水層以及冰雪。

水覆蓋了地球表面的約 71%,主要分布在海洋中(約 96.5%)。小部分水以地下水(1.7%)的形式出現在南極洲和格陵蘭的冰川和冰蓋中(1.7%),在空氣中以蒸汽、雲的形式出現(由冰和懸浮在空氣中的液态水組成) , 和降水(0.001%)。水在蒸發、蒸騰、冷凝、沉澱和徑流,通常到達大海。

在全球淡水總量中,估計有 69% 儲存在冰川和永久積雪中;30%在地下水中;剩下的 1% 在湖泊、河流、大氣和生物群中。水儲存的時間長度變化很大:一些含水層由儲存了數千年的水組成,但湖水量可能會随季節波動,在幹旱時期減少,在潮濕時期增加。一些地區的很大一部分供水是從儲存的水中提取的水,當取水量超過補給量時,水量就會減少。據估計,用于灌溉的總用水量中多達 30% 來自不可持續的地下水抽取,從而導緻地下水枯竭。

海水

海水平均含有約 3.5%的氯化鈉,以及少量的其他物質。海水的物理性質在某些重要方面不同于淡水。它在較低的溫度(約-1.9°C(28.6°F))凍結,其密度随着溫度降低至冰點而增加,而不是在高于冰點的溫度下達到最大密度。主要海域的海水鹽度從波羅的海的 0.7% 到紅海的4.0%不等。(死海以其 30% 到 40% 的超高鹽度而聞名,實際上是一個鹽湖。)

水與農業

人類用水量最多的是農業,包括灌溉農業,占人類總用水量的 80%到90%。

獲得淡水往往被認為是理所當然的,尤其是在已經建立了用于收集、淨化和輸送水以及去除廢水的複雜水系統的發達國家。但日益增長的經濟、人口和氣候壓力正在增加人們對水資源問題的關注,導緻對固定水資源的競争日益激烈,從而産生了用水高峰的概念。随着人口和經濟的持續增長,對耗水的肉類消費量的擴大,以及對生物燃料或新的耗水産業的新需求的增加,新的水資源挑戰很可能會出現。

水資源短缺也是由生産用水密集型産品造成的。例如棉花,1 公斤棉花(相當于一條牛仔褲)需要 10.9 立方米的水來生産。雖然棉花占世界用水量的 2.4%,但這些水被消耗在已經面臨缺水風險的地區,已經造成了嚴重的環境破壞。

飲用水

人體含有 55% 至 78%的水,具體取決于體型。為了正常運作,身體每天需要 1 到 7 升水以避免脫水;确切的數量取決于活動水平、溫度、濕度和其他因素。其中大部分是通過食物或飲料攝入的,而不是直接喝水。

健康的腎髒每小時可以排出0.8到1升水,但運動等壓力可以減少這一數量。人們在運動時喝的水可能比需要的多得多,這使他們面臨水中毒(水過多)的風險,這可能是緻命的。研究表明,進餐時額外的水攝入量,尤其是高達 500 毫升,與體重減輕有關。充足的液體攝入有助于預防便秘。

人類需要雜質少的水。常見的雜質包括金屬鹽和氧化物,包括銅、鐵、鈣和鉛,或有害細菌,一些溶質是可接受的,甚至可用于增強味道和提供所需的電解質。

化學用途

水在化學反應中被廣泛用作溶劑或反應物,而較少用作溶質或催化劑。在無機反應中,水是一種常見的溶劑,能溶解許多離子化合物,以及其他極性化合物,如氨和與水密切相關的化合物。在有機反應中,它通常不用作反應溶劑,因為它不能很好地溶解反應物并且是兩性的(酸性和堿性)和親核的。然而,這些特性有時是合乎需要的。超臨界水最近成為一個研究課題。氧飽和超臨界水有效燃燒有機污染物。水蒸氣用于化學工業中的某些過程。

熱交換

水和蒸汽是用于熱交換的常用流體,因為它們的可用性和高熱容量可用于冷卻和加熱。甚至可以從湖或海中自然獲得冷水。由于水的汽化潛熱很大,因此通過水的汽化和冷凝來傳遞熱量特别有效。缺點是鋼鐵和銅等工業中常見的金屬被未經處理的水和蒸汽更快地氧化。在幾乎所有的火力發電站,水用作工作流體(用于鍋爐、蒸汽輪機和冷凝器之間的閉環)和冷卻劑(用于将廢熱交換到水體或通過冷卻塔中的蒸發将其帶走)。

在核電工業中,水也可以用作中子慢化劑。在大多數核反應堆中,水既是冷卻劑又是慢化劑。這提供了某種被動安全措施,因為從反應堆中去除水也會減緩核反應。然而,其他方法有利于停止反應,并且優選保持核芯被水覆蓋以确保充分冷卻。

水工業

水工業為家庭和工業提供飲用水和廢水服務(包括污水處理)。供水設施包括水井、雨水收集蓄水池、供水管網和淨水設施、水箱、水塔、包括舊渡槽在内的水管。大氣水發生器正在開發中。

飲用水通常在泉水中收集,從地下的人工鑽孔(井)中提取,或從湖泊和河流中抽取。因此,假設含水層能夠提供充足的流量,在适當的地方建造更多的井是生産更多水的一種可能方式。其他水源包括雨水收集。水可能需要淨化以供人類飲用。這可能涉及去除未溶解物質、溶解物質和有害微生物。流行的方法是用沙子過濾,隻去除未溶解的物質,而氯化和煮沸可以殺死有害微生物。蒸餾完成所有三個功能。存在更先進的技術,例如反滲透。豐富的海水淡化是沿海幹旱氣候中使用的更昂貴的解決方案。

污染水可能是最大的單一用水濫用;如果污染物限制了水的其他用途,它就變成了對資源的浪費,而不管污染者的利益如何。與其他類型的污染一樣,這不屬于市場成本的标準核算,被視為市場無法解釋的外部性。因此,其他人為水污染付出了代價,而私營企業的利潤并沒有重新分配給當地居民,這些居民是這種污染的受害者。人類消耗的藥物通常最終進入水道,如果它們具有生物累積性并且不可生物降解,則可能對水生生物産生不利影響。

工業應用

許多工業過程依賴于使用溶解在水中的化學品、将固體懸浮在水漿中或使用水溶解和提取物質或清洗産品或加工設備的反應。采礦、化學制漿、紙漿漂白、造紙、紡織生産、染色、印刷和電廠冷卻等過程使用大量水,需要專用水源,并且經常造成嚴重的水污染。

水用于發電。水電是從水力發電中獲得的電力。水力發電來自驅動連接到發電機的水輪機的水。水電是一種低成本、無污染的可再生能源。

加壓水用于噴水和水射流切割機。此外,高壓水槍用于精确切割。效果很好,相對安全,對環境無害。它還用于機械的冷卻以防止過熱,或防止鋸片過熱。

除了用作化學溶劑外,水還用于許多工業過程和機器,例如蒸汽輪機和熱交換器。未經處理的工業用水排放是污染。污染包括排放溶質(化學污染)和排放冷卻水(熱污染)。工業在許多應用中都需要純淨水,并在供水和排水中使用各種淨化技術。

食品加工

煮、蒸和煨是流行的烹饪方法,通常需要将食物浸入水或其氣态蒸汽中。水也用于洗碗。水在食品科學領域也扮演着許多重要角色。

水中的溶質也會影響水分活度,從而影響許多化學反應和食品中微生物的生長。水分活度可以描述為溶液中水的蒸氣壓與純水的蒸氣壓之比。水中的溶質會降低水分活度——了解這一點很重要,因為大多數細菌在水分活度較低時停止生長。[121]微生物的生長不僅會影響食品的安全性,還會影響食品的保存和保質期。

水的硬度也是食品加工中的一個關鍵因素,可以通過使用化學離子交換系統來改變或處理。它可以極大地影響産品的質量,并在衛生方面發揮作用。水硬度根據水中所含碳酸鈣的濃度進行分類。

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