【正文】 說，把水加熱到某一溫度，要比重量相同的其它物質(zhì)加熱到同一溫度，需要更多的熱量。水分子結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)是具有極性和生成氫鍵的能力，使水分子相互間的作用力即內(nèi)聚力大增強(qiáng)。這種吸收或放出的熱量稱為水的潛熱。 3）水溫在 ℃ 時，結(jié)合緊密的二水分子最多，所以此時水的密度最大，比重為 1。從表 1－ 1可見： 表 1－ 1 不同水溫水分子聚合體的分布（％） 分子式 冰 水 0℃ 0℃ 4℃ 38℃ 98℃ H2O 0 19 20 29 36 (H2O)2 41 58 59 50 51 (H2O)3 59 23 21 21 13 （二）水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化 固態(tài) 液態(tài) 氣態(tài) 1）隨著水溫的升高，水分子聚合體不斷地減少，而單水分子不斷地增多。當(dāng)溫度高于 100℃ 呈氣態(tài)時，水主要由單水分子組成。 （冰）的結(jié)構(gòu) 氣體水分子能凝聚成液態(tài)水和固態(tài)水（冰），主要是氫鍵起著強(qiáng)烈的締合作用。水在 0℃ 直接蒸發(fā)，其蒸發(fā)潛熱為 2500J/g；在 100℃時，汽化潛熱為 2257J/g；冰在 0℃ 時，融解潛熱為 1401J/g；冰直接升華潛熱為1401+2500=3901J/g。水在溫度變化和三態(tài)轉(zhuǎn)化過程中，不僅要克服分子間的范德華作用力，而且還要克服氫鍵的束縛，分解雙水分子和三水分子聚合體，因此需要較多的熱量。 三、水溫 ? 溫度是表示物體冷熱程度的物理量，其單位為 ℃ 或 ℉ 。當(dāng)收入熱量大于支出熱量時，海水熱量有盈余，內(nèi)能增加，水溫升高；反之，收入熱量少于支出熱量時，熱量虧損，內(nèi)能減少，水溫下降。熱量的支出以海面輻射和蒸發(fā)更為重要，在局部海區(qū)由洋流帶走的熱量對水溫變化也有較大影響 。 ? 熱赤道位處赤道以北，大致處在 5176。低緯海區(qū)，全年正午太陽高度角（太陽入射角）大，太陽輻射強(qiáng)，則水溫高。中低緯海區(qū)，大洋西側(cè)為暖流，東側(cè)為寒流，所以西側(cè)水溫高于東側(cè)；中高緯海區(qū)則相反，大洋西側(cè)為寒流，東側(cè)為暖流，則水溫西側(cè)低于東側(cè)。 ? ②同緯度相比，北半球水溫略高于南半球。 （ 4）夏季海面水溫普遍高于冬季，但南北水溫梯度冬季大于夏季 ? 原因是：夏季不僅太陽高度角大，而且日照時間（白晝時間）長，則太陽總輻射量多，水溫高。 之間，海水垂直結(jié)構(gòu)可分兩層，即表層暖水對流層（一般深度達(dá) 600—1000米）和深層冷水平流層。而太陽輻射首先到達(dá)海面，然后通過熱傳導(dǎo)、海水垂直渦動、對流向深處傳輸，隨深度增加，太陽輻射 迅速減少。大洋表面水溫日變一般很小，日較差不超過 ℃ 。水溫日變深度，一般可達(dá) 10— 20米，最大深度可達(dá) 60— 70米。 海冰 ? 海上出現(xiàn)的冰有兩種來源：一種是海水自身凍結(jié)而成的，稱為海冰；另一種是進(jìn)入海洋中的大陸冰川、河冰和湖冰等淡水冰。當(dāng)海水的鹽度大于 10－ 3時，最大密度的溫度低于冰點(diǎn)溫度；而鹽度小于 10－ 3時，最大密度的溫度高于冰點(diǎn)溫度；只有鹽度在 10－ 3時，海水的最大密度的溫度才與冰點(diǎn)溫度相同，為－ ℃ （圖 5． 32）。 （ 3）海冰密度低于海水 （ 4）海冰比淡水冰易融（因冰點(diǎn)低）。 （ 2）當(dāng)海水鹽度 S＞ 10－ 3時 ? 其結(jié)冰過程非常困難緩慢。 只有相當(dāng)深的一層海水充分冷卻后才開始結(jié)冰。則海面和海水內(nèi)部均可結(jié)冰，但大洋中部不易結(jié)冰，邊緣海區(qū)容易結(jié)冰。 ? 海冰有岸冰和浮冰兩種。原因是水的熱容量大。 ? 河水溫度的日變化與水量、季節(jié)、天氣和地理位置有關(guān)。 由于水的熱容量大，則上游來水的溫度和水量將對河流水溫起著重要作用。 ? 原因是：低緯地區(qū)，太陽輻射和氣溫的年變化小；高緯地區(qū)氣溫年變化雖較大，但受結(jié)冰和融冰影響，水溫年變幅也較小，暖季融冰吸熱和冷季結(jié)冰放熱都將緩和水溫水溫的年變化。 ? 暖季，兩岸水溫高，由岸邊向河心、由河面向河底，水溫升高。 ③流向：ａ、東西向河流（緯向河流） ，受上下游地勢高低影響，一般地河流上游水溫低，年變幅??；下游地區(qū)，水溫高，年變幅大； ｂ、南北向河流： 由高緯流向低緯河流，受緯度和海拔高度影響，下游緯度和地勢都降低，則河流水溫由上游到下游沿程增加較快；反之，由低緯流向高緯的河流（或河段），水溫的沿程變化取決于地勢和緯度的綜合影響，水溫沿程變化較小。 ? 河流的冰情包括結(jié)冰、封凍和解凍的全過程。 ②流冰或行凌過程： 岸冰、水內(nèi)冰，伴隨流水向下游流動，稱為流冰或行凌。 ?（ 3）解凍期（解凍階段） ?次年春季，氣溫回升到 0℃ 以上，冰蓋逐漸融化、破裂，形成許多冰塊，再次出現(xiàn)流冰，直至河冰全部消融，稱為解凍。 （三）湖泊、水庫水溫 ? 1 影響湖庫水溫的因素 ? （ 1）太陽輻射 ? 太陽輻射是湖庫水的主要熱源。又由于水的傳熱性能差，因此，大部分太陽輻射能用于提高表層水溫，它是影響表層水溫的主要因素。 圖 1－ 10湖泊水溫垂直分布 圖 1－ 11太湖表層水溫日變化 圖 1－ 12我國湖面水溫年變化 （三）湖泊、水庫水溫 1．湖水溫度的分布 導(dǎo)致湖水溫度分布差異的原因，一是水氣界面上增溫與冷卻作用，一是湖泊、水庫水內(nèi)部紊動、對流的混合作用。 ②逆溫層： 當(dāng)湖溫隨水深的增加而升高時，即水溫垂直梯度成正值時，將出現(xiàn)上層水溫低，下層水溫高，但最高值不高于 4℃ 。出現(xiàn)溫躍層的深度各湖不一，它決定于表層增溫程度、風(fēng)力大小、湖盆形態(tài)等。 ? （ 1）日變 ? 水溫的日變以表層最明顯，隨深度的增加日變幅逐漸減小，最高水溫一般出現(xiàn)在每天的 14— 18時，最低水溫出現(xiàn)在 5— 8時，水溫日變幅在陰天和晴天之間的差別也較大 ，水溫日較差小于氣溫日變幅。 ? （ 2）年變 ? ① 湖面水溫的年變，除結(jié)冰期外，水溫變化與當(dāng)?shù)貧鉁啬曜兿嗨?，但最高、最低水溫出現(xiàn)的時間要遲半個月到一個月左右。高山、高原區(qū)湖泊水溫年變幅最小。我國湖面水溫年變幅最大是太湖，最大值可達(dá) 38℃ 。 ? 按地溫的垂直分布特點(diǎn)，可分為三個垂直帶，不同垂直溫度帶，水溫變化特點(diǎn)不同。 ?（ 2）本帶地溫和水溫特點(diǎn) ?溫度變化受太陽輻射熱的控制。 ?原因：水的熱容量比巖土大，則變幅小。 Ⅱ 、常溫帶（常溫層） ? 指地下一定深度，地溫保持常年不變，不隨外界溫度發(fā)生變化。 ? 溫度特點(diǎn)： ① 年常溫帶的地溫相當(dāng)于當(dāng)?shù)仄骄乇頊囟?，略比?dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗?1－ 2℃ ；而水溫與當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁叵喈?dāng)。 ? 地?zé)嵩鰷丶壥侵冈诔貙右韵?，溫度每升?1℃ 所需增加的深度，單位為 m/℃ 。如在新火山地區(qū)，地下水溫可達(dá) 100℃ 以上；而在寒帶、極地及高山、高原地區(qū)，地下水的溫度很低，有的可低至 5℃ 。具有良好的地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件的地?zé)岙惓^(qū)，有可能形成大量地下熱水或天然蒸汽的地?zé)崽铩? ? ① 0℃ 的冰密度為 ， 0℃ 的水密度為，則水從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)密度要減小，體積增加； ? ②水的最大密度溫度是 ℃ ， ℃ 時純水密度為 1；50℃ 水的密度為 。用符號來 表示。海水的密度狀況，是決定海流運(yùn)動的最重要因子之一。 當(dāng)大氣壓等于零時的密度，稱為條件密度，用 s,t,0表示。一般來講，海水的最大密度溫度低于 0 ℃ 。 海水密度的分布規(guī)律 (1)水平分布 表層海水密度從熱赤道海區(qū) 隨緯度的增高而增大，等密度線大致與緯線平行。在三大洋的南極海區(qū)，密度均很大，可達(dá) （ 27）以上。它對聲波有折射作用，潛艇在其下面航行或停留，不易被上部偵測發(fā)現(xiàn)，故有液體海底之稱。它取決于海水的光學(xué)性質(zhì)和光線的強(qiáng)弱，以及海水中懸浮質(zhì)和浮游生物的顏色，也與天空狀況和海底的底質(zhì)有關(guān)。但沿岸海區(qū)，渾濁度大，水色低，多呈黃色和棕色。 （二） 海水的透明度 ? 海水的透明度，是表示海水透明程度的物理量，即海水的能見度。光線強(qiáng)，透明度大，反之則小。其原因是：馬尾藻海處在亞熱帶海區(qū)的大洋中部，受大陸影響小，是一個海水下沉區(qū)域，表層海水缺乏營養(yǎng)鹽分，浮游生物極少，因而顏色最藍(lán)，透明度最大。 地球上水的化學(xué)性質(zhì) ? 一、天然水的化學(xué)成分 ? 天然水經(jīng)常與大氣、土壤、巖石及生物體接觸，在運(yùn)動過程中，把大氣、土壤、巖石中的許多物質(zhì)溶解或挾持，使其共同參與了水分循環(huán)，成為一個極其復(fù)雜的體系。有的細(xì)菌可致病。 ? 3）溶解物質(zhì) ? 粒徑小于 1納米（ 107米）的物質(zhì)，在水中成分子或離子的溶解狀態(tài)，包括各種鹽類、氣體和某些有機(jī)化合物。 各種溶解質(zhì)在天然水中的累積和轉(zhuǎn)化，是天然水的礦化過程。這個過程受到兩方面因素的制約： 一 是元素和化合物的物理化學(xué)性質(zhì)，尤其是它們的水遷移性；二 是各種環(huán)境因素，如天然水的酸堿性質(zhì)、氧化還原狀況、有機(jī)質(zhì)的數(shù)量與組成，以及各種自然環(huán)境條件等。 ?產(chǎn)生地區(qū)：分布廣泛，尤其易溶巖分布地區(qū)。 ?巖、土吸附能力強(qiáng)弱與其比表面各大小相對應(yīng)。常見的粘土礦物，例如蒙脫石、伊利石、高嶺石吸附容量分別為 80、 30， 10摩爾 /100克。 ? Ca2+的吸附能力大于 Na+ ，則 Ca2+易于交替吸附在巖土表面的 Na+ 。 氧化作用 ? 天然水中的氧化作用，包括使圍巖的礦物氧化和使水中有機(jī)物氧化。 ? CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2↑+2H2O ? 硫化礦物的氧化是地下水中富集硫酸鹽的重要途徑。 還原作用和脫硫酸作用 ?在還原環(huán)境里，天然水若與含有機(jī)物的圍巖（油泥、石油等）接觸，或受到過量的有機(jī)物污染，碳?xì)浠衔锟梢允顾械牧蛩猁}還原。 ?作用結(jié)果： 使 SO42－ 減少， HCO3－ 增加，故稱脫硫酸作用。因此蒸發(fā)濃縮作用的結(jié)果，不僅使礦化度增高，而且水中基本鹽類的比例發(fā)生了變化，水化學(xué)類型也發(fā)生改變，由重碳酸鹽水 → 硫酸鹽水 → 氯化物水。 ?如雨水滲入補(bǔ)給地下水，地下水補(bǔ)給河水，河水注入湖泊或大海，河口段的潮水上溯，濱海含水層的海水入侵等，都是天然水的混合。 ?作用結(jié)果：使礦化度降低， HCO3－ 含量減少，并出現(xiàn)石灰華、石泉華及溶洞中的各種堆積地貌（石鐘乳、石筍等）。 ? 天然水的礦化度，綜合反映了水被礦化的程度，主要離子的組成與礦化度大小存在著密切關(guān)系。分總硬度、暫時硬度和永久硬度三種。 ?總硬度＝暫時硬度＋永久硬度 ?硬度的單位有兩種：一種是德國度，相當(dāng)于每升水中含 10毫克 CaO或 MgO；另一種是每升水中所含鈣鎂離子的毫克當(dāng)量數(shù)來表示。其分類要點(diǎn)： ① 首先按占優(yōu)勢的陰離子將天然水分為三類：重碳酸鹽類（ C）、硫酸鹽類（ S）、氯化物類（ Cl）。 ?Ⅱ 型：［ HCO3］＜［ Ca2++Mg2+］＜ [HCO3+SO42）。Ⅲ 型水包括高礦化度的地下水、湖水和海水。 重碳酸鹽類、鈣組、 Ⅱ 型水。并且分類時只考慮含量＞ 25%毫克當(dāng)量的主要離子成分。如高礦化度水與 Cl含量有關(guān)，隨礦化度增高， Cl含量增大。大氣水的化學(xué)成分和性質(zhì)有以下特點(diǎn)： ?在天然水中，雨水的礦化度較低 ?一般為 20— 50毫克 /升，在海濱有時超過 100毫克 /升。酸雨中含有多種無機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸，它是人為排放的 SO2和 NO、 NO2轉(zhuǎn)化而成的。 ? 總之，降水礦化度最低。其中水約占%，其他物質(zhì)占 %。 1）、海水中的化學(xué)元素 ? 氫和氧是海水中最主要的元素。一般地，將硅以外的 11種成分稱為海水的主要成分或常量元素。因此，海水主要成分又稱為保守成分。一般指 N、P、 Si的無機(jī)化合物。 ? 海水中的化學(xué)元素主要以離子形式存在，部分以不解離的無機(jī)化合物和