对于水,我们再熟悉不过了。水是生命之源,万物之母。我们常说的“水往低处流”是什么原因呢?这是因为:水在常温下是一种流体,没有固定的形状,而且各部分之间容易发生相对运动,具有较好的流动性;另外,水处于地球表面,受到重力作用。所以,水和地球表面的物体都有向地心运动的趋势,但是水是流体,更容易运动。而且在社会生产中,“水往低处流”还被用来发电,这又涉及到能量转化和守恒定律。我们的水蓄积在高处,利用其所具有的势能,产生往下流时的动能带动水轮机发电。另外,人类利用水对浸在其中的物体会有浮力作用原理,发明并发展了航运事业和水上运动。
细心的人会发现,浮在水面上的木块,在河中央的漂移速度比靠近岸边的要快,说明河中央的水流比两边要快,即产生了速度梯度。这该如何解释呢?原来是流体具有黏滞性,即流体可分为许多流层,各流层之间存在和流层成平行的切向内摩擦力。贴近河床的水会附着河床,受到摩擦阻力极难运动,从而阻滞了较内层的水流速,由此向中央层层阻滞,但阻滞力在递减,这样就产生了河中央的水流比两边快的现象。
水在0℃时会凝固成冰,在常温下可以汽化变成水蒸气。水的比热容很大,为4200j/(kg·0℃)。这样,冰融化或水汽化的过程中可以吸收大量热量,所以水常常被用作廉价冷却剂。比如,运动员扭伤时,可以用冰敷在受伤处以冰冻血管防止肿胀;一气热时,经常会往地上洒水,会觉得凉快些;自行车的座位被太阳烤热了,浇上一杯水很快就可以把温度降下来。
我们都知道落差会使水流加速,但如果向水平的水沟中间投掷一块石头(不致于堵塞),你也会发现石头两侧的水流明显加快。这是因为流体流动时遵循流量(质量、重量、体积)守恒定律。当水沟中间有石头阻碍水流时,相当于减小了水流的横截面积,由于流量守恒,故必然会加快流速。此时,如果手上有测压计,我们可以测得流速慢的地方水压较大,这种现象在细管中还可以产生空吸作用。
水又是一种很好的溶剂,可以独立或配以特殊制剂溶解各种污垢。清水是洁净的液体,被加热时,吸收热并会沸腾,同时发生剧烈汽化反应,容易放出和传导热量。所以在生活中,水除了饮用外,还被用于洗涤器物、蒸煮食物。
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