水在自然界中以哪几种状态存在?
水是地球上唯一以三种物理状态自然存在的物质:固体、液体和气体(见图 4)。 根据温度和大气压力,水可以从一种状态变为另一种状态,这一过程称为物理相变。 正因为如此,世界上的一些地理区域会经历湿度、雨、雪,甚至三者的组合。
氢键再次成为关键。 分子间的键数决定了水是固体、液体还是气体。 在固态下,水分子具有最大数量的氢键(每个分子 4 个),使水具有冰的刚性特征。 在液态时,水具有较少的氢键,因此其结构较少,具有流动性。
云、雪和雨都是由某种形式的水组成的。 云由微小的水滴和冰晶组成,雪花是许多冰晶的集合,而雨只是液态水。
随着水从固体变为液体再到气体,氢键被破坏,使水分子更自由地运动。 这种水在其状态中的循环是水文循环的基础,这对地球上的生命至关重要,净化水并将其分配到陆地上。 这个重要的循环将在下面的水文循环部分讨论。
以气体形式存在的水称为水蒸气。 当提到空气中的水分含量时,我们实际上是指水蒸气的含量。 如果空气被描述为“潮湿”,则意味着空气中含有大量的水蒸气。 美国常见的湿气来源是从墨西哥湾和西大西洋向北流动的暖湿气团,以及西风带上岸的湿太平洋气团。
随着气旋从落基山脉向东移动,这些风暴系统之前的南风将温暖潮湿的空气向北输送。 水分是产生云和降水的必要成分。水是独一无二的,因为水的特性允许它以所有三种物质状态存在! 水通常是液体,但当它达到华氏 32 度 (F) 时,它会冻结成冰。(冰是水的固态)