冰在零度以下,随温度降低,体积如何变化?
300多年前，人类就已知道水在摄氏4度时密度最大这一现象。虽然这一现象仅仅是由于水的分子结构造成的，但对于水的这种特性，人们至今 仍不能作出科学的解释。 日本物质材料研究机构物质研究所研究员三岛修和铃木芳治通过实验证实，在低温条件下两种非晶态冰之间存在不连续性转移。 在低温情 况下，低密度水和高密度水呈完全不同的形态。这项研究不仅首次解释了水在摄氏4度时密度最大的现象，而且在生态系统、水溶液系统等与水 有关的领域有广泛的研究与应用价值。该成果发表在最新一期的《自然》杂志上。 多年来，科学家通过理论计算与实验，一直在进行水的非晶态多样性研究。水通常在摄氏零度时结冰。但水在...全部
300多年前，人类就已知道水在摄氏4度时密度最大这一现象。虽然这一现象仅仅是由于水的分子结构造成的，但对于水的这种特性，人们至今 仍不能作出科学的解释。 日本物质材料研究机构物质研究所研究员三岛修和铃木芳治通过实验证实，在低温条件下两种非晶态冰之间存在不连续性转移。
在低温情 况下，低密度水和高密度水呈完全不同的形态。这项研究不仅首次解释了水在摄氏4度时密度最大的现象，而且在生态系统、水溶液系统等与水 有关的领域有广泛的研究与应用价值。该成果发表在最新一期的《自然》杂志上。
多年来，科学家通过理论计算与实验，一直在进行水的非晶态多样性研究。水通常在摄氏零度时结冰。但水在摄氏零度以下时也可保持液 体状态，称作过冷却水。当过冷却水到达临界点以下时就会分离出两种状态，既低密度水和高密度水。
与此相对应，也存在低密度和高密度两 种非晶态冰。由于水在低温时易于结冰，也由于没有非晶态冰之间互相转移的现存理论，水的非晶态多样性学说存在很多争论。其中之一就是 两种密度的非晶态水是否会发生连续转移。
日本科学家的这项研究，观察了高密度非晶态冰（HDA）向低密度非晶态冰（ LDA）变化的过程。发现 H DA在零下158摄氏度以下时整体均 一膨胀，在零下158摄氏度时随着不均一的体积变化迅速向 L DA转移。
在转移过程中，出现两种成分共存状态，随着时间推移， H DA和LDA逐 渐分离。研究证实，低温下两种水之间的转移是不连续的。 科学家认为，这项研究成果是揭开水领域各种问题的重大突破，将对今后过冷却水等研究产生重大影响，同时将带动对同温层中的云的研 究及在冰点下活动的动植物细胞内存在的过冷却水的研究。
如果今后能够控制这两种水的临界点，就可以自由控制水的结晶，对人类控制地球 环境和开发生物冷却保存技术极有价值。
众所皆知水是生命之源。所有生物都不能没有水，海洋与湖泊是由水构成的，就连空气中也有许多水份。
水和其他各种物质比较起来，的确是一种非常不可思议的物质。
水是自然界中最不寻常的物质。
1。 水具有较其他的液体或固体更大的热容量。假定水的热容量为1，则酒精和甘油为0。3，而沙与岩?c为0。
2，水银与白金为0。03，树木为0。6，铁为0。1等。
2。 水的不寻常处，在于具有异常的高汽化热与融解热。即将液体变成气体，或固体变成液体所需的热能非常大。
3。 水的另一个不寻常的特性是其冰点与沸点。
分子量与冰点、沸点之间，有某种法则存在。即分子量愈大，冰点或沸点愈高。
4。 水的另一特性是其密度随温度而改变的情形。所有的物质（除锡、铋之外）是随温度上升而膨胀，因此密度会减小。水在温度4℃以上时，与其他物质相同，随温度上升而体积增加，密度减小。
但是，在4℃至0℃的温度间，则随温度的下降，密度再度减小，体积增大。而在0℃凝结成冰时，冰的体积较水的体积大约增加了百分之十。因此冰的密度比水为小。水的这个特点极为重要。假如无此特性，则冰不会浮于水上，冬天的湖水必冻结至湖底，水生动植物难逃悲惨命运。
5。 水具有高表面张力。大家可以试着倒杯水，杯口的水面正好会有一个弧度贴紧杯口，快溢出来却又没溢出来，这就是'表面张力'的缘故。水分子总是紧密连接的，尽量聚集在一起，所以和空气交界的水分子会一直和下面的水分子结合，水只要不满出杯子，水面中央都会凹下。
水快要满出杯子时，中间却呈现凸起的状态。那是因为水分子互相牵制，杯中的水分子拉着表面的水分子，尽量缩小表面积，虽然体积是一样的，但面积已缩成'球形'。由于超出杯口的部分呈现球形，使得水面膨胀起来。
此种性质便是所谓的'表面张力'。
6。 水分子量虽小，但在室温下越是以液态存在，其余分子量相近的氢化合物，如：NH3，H2S，HF等，皆为有毒，具腐蚀性的气体。
水的循环
水的循环可分成几个群体。
其分法虽有好几种，若以其在地球上的场所来分类，则可分成以下各类：
A。 大气层之中
B。 大气层与岩圈表面之间
C。 岩圈表面
D。 岩圈表面与其内部之间
E。 岩圈内部
A。
C与E的循环可称为内部循环，B与D称为地球内小循环。除了这些小循环之外，又可区分被覆全体地球表层的大地球循环，近而为地球与围绕它的太空之间的水的循环。
这些循环，是以水分子或氢与氧之外的化合物，以液态、固态、气态的任何一种形态，或以物理性的化合状态或化合性的化合状态参加。
尚有在无生物与生物组织中的水，或许也参加。
水的分布区域
地下水的性质与分布，并无明确的规则性，故常不符合水文学者所提议的区域分布的图样，此所谓区域分布是，譬如岩圈的上部分为有水碳酸盐的水，其下为硫酸盐的水，再其下为氯化物的水的分布的想法。
但是，事实上，出现有庞大的全不存有硫酸盐的地层，而上部有氯化物的水，其下为有水碳酸盐的水，再其下又是氯化物的水的广大地区的存在。只有底下相当深处，有盐水连续分布一事，具有明确的规则性。
最近，有关于水的物理性区域分布的假说提出。
这是将岩圈以垂直断面的形态，欲将地下水分为固态的水份、液态的水份、气态的水份分类。但是，事实上，水的物理性存在方式，在岩圈的垂直断面，并不遵循一定的法则。如已叙述，在高压下，有约70℃的变态水的存在，而蒸汽的变种又与液体无异，另一方面液体方面也与固体无异。
而其一例是具有固体的特性，更加坚固化合的水。
水的奇妙之处
肉眼看起来一览无余的水，有何奇妙之处呢？
1）在正常情况下，人体的水份，18天更换一次。有人就吃饭"饿不死"（只要有水）；人7天不喝水就得渴死。
其原因在于：20天时间内，人可以通过肝脏储存的肝糖元和皮下脂肪为人体补充能量，因而不会饿死，但人体如果严重缺水，就会造成电解质烦乱、血液浓缩和肝功能障碍，缺水7天，身体失去20%的水，就会活活渴死。
2）比如：水有可溶解性的特性，根据它含量的高低，与心血管病的死亡有一定的关系。一般认为，人们喝含溶解性固体高的水，死于心脏病、癌症和慢性病的机率，比喝含溶解性固体低的水要少些。一般水硬的地方，水中可溶解性固体的含量就高。
在英国，有人分析了253座城镇的水，发现软水地区的心血管病死亡率比硬水地区高10%~15%。在美国，有人研究了分布于3个不同地区的4200位成年人，他们仍旧是硬水地区心脏病的死亡率低于软水地区。
还可以从另一个例子可以看到，那就是关于二氧化硅和癌症、水的硬度和癌症间的关系。科学家们发现喝含二氧化硅越高的水，患癌症的人越少；当水是硬水时，癌症发病率就低。另外，偏碱性水不会将水管上的重金属（如铅之类）或化学物质溶解到水中，这是降低癌症死亡率和心血管病发病率的一个关键性因素。
因此，水中含有一定的硬度、可溶解性固体相对较多、偏碱性，是对人体有益的保障。动物实验也有力地支持了这一从人体实验所得出的结论，也就是说硬水比软水更利于健康，因为硬水束缚了有害成分，因而降低了它们的吸收，或者说硬水中的矿物质，提供了阻止毒物发挥有害作用所需要的养分。
3）科学家发现水一旦遇到声波（如语言、音乐、噪音等）会产生奇异的变化。通过在显微镜下的观察，可以清晰看到结晶体在不同声波下的剧烈变化。科学家通过实验证明，水受到一些和谐的声波，结晶体会变成非常美的图形；反之，水受到一些非和谐的声波，结晶体会变成很恐怖的图形。
从科学家声波对水结晶体的影响作用中找到一些有意义的答案，比如摆动身体大声高歌就能够有提高免疫力的治疗功效。这项新奇的发现引起了科学界的关注，科学家们对类似的情况正通过不同的实验来进行求证。
4）人们发现，水分子团越小，活性越大，这种水喝起来也越好喝；而水分子团越大，活性越小，也不好喝。
许多实验证明：改变水的结构时对生物和生理反应有很大影响。许多研究也表明，食品的发酵、成熟、风味也与水的构造有密切关系。
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