水的物理性质是指水的热学、力学、电学、光学、声学等特性,让我们从以下几项指标,来了解水异常惊人的物理特性。
大家知道,一切物质受热时都增大自己的体积,即热胀冷缩,同时减小密度。水也具有这种性质,但是在0~4℃区间例外,此时随着温度的升高,水的体积并不是增加,而是缩小。4℃时水的密度最大。因此,水的密度和温度之间的关系不是直线关系,而是曲线关系,这和大多数物质不一样,如水银--汞是随温度升高而密度减小呈直线关系。
将冰逐渐加热融化成0℃的水,这时结晶中的空隙由于水的侵入而被填充,使0℃水的密度比冰的密度(0℃冰为0.9167克/立方厘米)迅速增大。但比较起来,此时水的分子空隙并不是完全填满的,其密度应为0.99987克/立方厘米。可在4℃时,水的空隙被依次填满了,此时的密度为最大,为1.000克/立方厘米。而大于4℃的水则发生热膨胀,分子运动逐渐变得活跃起来。由4℃时的最大密度1克/立方厘米,到100℃沸腾时,体积增大,而密度逐渐减小4%,为0.95838克/立方厘米。这种水的密度异常特性,使得地球上密度较大的水位于湖底和海洋底部,水在受热和变冷时产生水中对流运动。
,若水的温度继续降低,在低于0℃时它的体积继续增大。这时液体水处于过冷却的特殊条件下:水处于完全静止状态,没有冻结成冰的洁净核心(如尘埃、冰晶粒等)。没有溶解气体的水可以过冷却到-70℃而不结冰。过冷却的水的密度随温度由℃开始降低,呈逐渐减少的非直线关系。但是倘若轻轻地震动水、或冰粒,或其他结晶核心进入,水便刹那间结成冰,而温度由-70℃上升到0℃。这种过冷却水可以达到150℃而不会沸腾,但一旦有气泡进入这样的加热水,它的温度就急速(由150℃)降低到100℃。
随着水中含有矿物质或矿化度的提高,水处于最大密度的温度也会提高。例如,全球大洋表面的水的密度为1.02813克/立方厘米,而在10千米深的诲水密度为1.07104克/立方厘米,约增加4%。实际上水不可压缩的传统观点只适用于较小的压力范围。假如水是完全不可压缩的话,那么大洋水面就要升高30米,这样很多海边的大城市将淹没在水下。