博雅达观分享 http://blog.sciencenet.cn/u/hillside 思接地质年代,眼扫地球内外 …… 跋涉于水文水资源、地理科学、土地利用与规划、科学思辨、中外哲学

博文

水体打破“热胀冷缩”教条对于地球生命的意义——幸亏规律有例外

已有 6054 次阅读 2012-7-7 12:00 |个人分类:科技观察|系统分类:科普集锦| 地球, 参考文献, 水的密度

   由美国David R.Maidment主编、58名来自多国的学者、教授参编的《水文学手册》,历时四载,230位专家审核,1992年出版,该书仅所列参考文献就达3000篇,可谓国际水文业界的权威著作,张建云院士主持将该书译成中文。在Maidment撰写的第一章中,他对水的奇异性质发出了感慨,直言:“地球上的水是丰富的,而且具有许多好的物理特性,这是值得庆幸的;没有水和水的这些性质,地球上就没有生命的存在。”
   水的奇异性质之一是不服从“热胀冷缩”规律,特立独行。
   我们来看Maidment的叙述:“冰是冷的,但仍具有热能。在冰的融点,水的密度较冰略大,因此冰可浮于湖泊表面,这样可以防止深层水结冰,以保护水生生命的安全。要是没有这个特性,许多湖泊则要从湖面一直冰冻到湖底。在地球上较冷的气候带,每天重复循环着水的结冰和融化过程是岩石风化的一个重要因素:水渗入岩石裂缝中,由于结冰而膨胀,这样就产生了30000psi(lbf/in2)[即207000kPa(千帕)]的压力,足以使最坚硬的岩石破裂。”
   我们再来看《水科学概论》(谭绩文等,科学出版社,2010)的阐述:“虽然习惯上总是把水作为衡量其他物质的密度、体积等特性的标准,而实际上水却是其中最异常的物质。水有许多惊人的异常特性。”这就好像鲁迅先生虽然被视为中华民族的代表与“民族魂”,但鲁迅先生具有自身的独特秉性。
   谭绩文等介绍:“大家知道,一切物质受热时都增大自己的体积并减少密度,水也同样有这种性质,但0-4度温度范围例外,此时随着温度的升高,水的体积并不增加,而是缩小。4摄氏度时水的密度最大。”谭绩文等分析了结冰与融化过程对外界的影响:“水冻结时体积突然增加11%左右,0摄氏度冰融化时,水的体积突然缩小。冻结时水的体积增加不论对自然界还是对工业技术都会产生很大的影响。封闭空间里的水冻结时,也变水为冰,体积增大,由此产生的过剩压力可以达到2500atm(注:1atm=101325Pa,Pa为帕斯卡,是压强国际单位,谭书原注“1atm=1.01325Pa”有误)。水在封闭空隙、岩石裂隙里冻结时之所以能把许多吨重的巨石胀裂,并进而裂成碎片,以及水在冰锥体内和导管里冻结时之所以能产生可怕的爆炸,其原因全在于这个过剩压力—破坏力。”
   陆上生命不可缺少的土壤就是岩石风化的产物,岩石破碎是必须的前奏。当然,风化作用中,除了冰的低温作用外,还有热力四射的太阳普照在遵从“热胀冷胀规律”的岩石上的高温作用,以及生物根系对于岩石的破坏作用。
   水可以说是生命形成、循环中最活跃的成分,它的别具一格、不凡品质、奉献精神给人类与地球生命带来了希望与未来。


https://wap.sciencenet.cn/blog-350729-589741.html

上一篇:休克,震惊,休克疗法——“休克”中英翻译幽默谈
下一篇:太阳往下照,空气怎么往上跑?——骄阳也暖不了空气的凉心!
收藏 IP: 58.240.140.*| 热度|

6 王季陶 张伟 孙长庆 赵凤光 赵建民 丁裕国

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (11 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-15 05:30

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部