關於水的物理學知識

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水是生命之源,萬物之母。對於水,我們再熟悉不過了。我們常說的“水往低處流”是什麼原因呢?這是因為:水在常溫下是一種流體,沒有固定的形狀,而且各部分之間容易發生相對運動,具有較好的流動性;另外,水處於地球表面,受到重力作用。所以,水和地球表面的物體都有向地心運動的趨勢,但是水是流體,更容易運動。

關於水的物理學知識

細心的人會發現,浮在水面上的木塊,在河中央的漂移速度比靠近岸邊的要快,說明河中央的水流比兩邊要快,即產生了速度梯度。這該如何解釋呢?原來是流體具有黏滯性,即流體可分為許多流層,各流層之間存在和流層成平行的切向內摩擦力。貼近河床的水會附著河床,受到摩擦阻力極難運動,從而阻滯了較內層的水流速,由此向中央層層阻滯,但阻滯力在遞減,這樣就產生了河中央的水流比兩邊快的現象。

我們都知道落差會使水流加速,但如果向水平的水溝中間投擲一塊石頭(不致於堵塞),你也會發現石頭兩側的水流明顯加快。這是因為流體流動時遵循流量(質量、重量、體積)守恆定律。當水溝中間有石頭阻礙水流時,相當於減小了水流的橫截面積,由於流量守恆,故必然會加快流速。此時,如果手上有測壓計,我們可以測得流速慢的地方水壓較大,這種現象在細管中還可以產生空吸作用。

水在0℃時會凝固成冰,在常溫下可以汽化變成水蒸氣。水的比熱容很大,為4200j/(kg·0℃)。這樣,冰融化或水汽化的過程中可以吸收大量熱量,所以水常常被用作廉價冷卻劑。比如,運動員扭傷時,可以用冰敷在受傷處以冰凍血管防止腫脹;一氣熱時,經常會往地上灑水,會覺得涼快些;自行車的`座位被太陽烤熱了,澆上一杯水很快就可以把溫度降下來。

在社會生產中,“水往低處流”還被用來發電,這又涉及到能量轉化和守恆定律。我們的水蓄積在高處,利用其所具有的勢能,產生往下流時的動能帶動水輪機發電。另外,人類利用水對浸在其中的物體會有浮力作用原理,發明並發展了航運事業和水上運動。

水又是一種很好的溶劑,可以獨立或配以特殊製劑溶解各種汙垢。清水是潔淨的液體,被加熱時,吸收熱並會沸騰,同時發生劇烈汽化反應,容易放出和傳導熱量。所以在生活中,水除了飲用外,還被用於洗滌器物、蒸煮食物。

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