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水汽真的是以聚合体形式存在? --气象学里存在”水汽悖论”?!之-7-
张学文,2015/5/14-22,
气象学其实是物理学/化学知识在地球环境中的应用。空中水知识—空中水文学,大气水文学自然是关于水分的物理学与化学知识在地球大气环境中的应用。
我们前面已经从气象观测的数据和理论知识中看到它们存在不自洽(矛盾),也认识到消除这种矛盾的一个简单途径就是认可大气中的水汽是由(H2O)6的粒子组成的理想气体,而不是一般化学上给出的水分子H2O。
我从气象数据分析中猜出来的认识,需要有物理-化学上的证实。或者说对空中水汽是水的6聚体需要从多角度核实。
遗憾的是我对于从物理-化学角度判断这个问题十分外行。我只能说一些零散的了解的情况。在早,2006年网上认识的余南先生给我下面的表
不同水温时水分子聚合体的分布(%)表
分子式 | 0度的冰 | 0度水 | 4度水 | 38度水 | 98度水 |
H20 | 0 | 19 | 20 | 29 | 36 |
(H20)2 | 41 | 58 | 59 | 50 | 51 |
(H20)3 | 59 | 23 | 21 | 21 | 13 |
这是说液体水存在聚合体的情况。空气中的水汽如何呢?随后吴启帆先生也比较认可温度水汽是6聚体的观点。他还提及复旦大学的杨鹏的硕士论文。我仅是到今年春才看到这个发表在我国的化学学报上的题目是“大气环境中的水分子团簇分布和H+(H2O)n (n=4-16)离子的解离”论文(2009年,67卷,2031-2037)。该论文的摘要如下。
我高兴的是此文认可了空中水汽可以以聚合体的形式存在。他应当是通过物理实验的方法让空气中的粒子带电、运动进而推算测量它的质量与氢原子的比值而判断其质量。从而认定它是水分子质量的倍数,再认定它是n个水分子的聚合体(而相同时刻的水汽中可以含义n不同的聚合体)。而早在1973年就有人提出水分子聚合体存在问题了。
我是笼统地从气象数据中分析出水汽的特征对应水分子的6聚体,但是杨鹏测量到的则更复杂,n可能是4-16个水分子的聚合体。我认为这些认识对需要进一步细化,并且思考它对水汽、云、降水的可能意义。
是否存在简单的化学把有限空气体积内的水汽全部吸收,而后测量其质量?这可能需要化学界的人帮助分析。
我国著名学者胡适提出“大胆假设,小心求证”的论点以鼓励创新,并且要求证实。我感到,具体操作起来,在你需要进行假设时,最好是力求简单(这应当就是所谓的简单性原则),而在求证方面则力求多侧面证实(这也是科学知识自洽的要求)。
关于6聚体的水问题,我目前可能仅可以说这些了.显然这应当是气象-物理-化学共同探索的重要问题。它也应当是空中水文学的基础问题。
后面我们继续讨论涉及水汽的一些悖论环节….
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