水為我們創造了美麗的環境,在人類賴以生存的地理環境中起著重要的作用。水是生命之源。地球區別於其他星球的主要特徵之一:有豐富的水。從太空看起來我們的地球是一個蔚藍色的球體,因為我們的地球表面有大量的水,水是地球上最常見的天然物質,它覆蓋了71%的地球表面,所以我們的地球也可以說是個「大水球」。地球上有浩瀚的海洋、奔騰的江河、皚皚的冰峰、飄落的雨雪等等,水變幻著各種形態,存在於地球各處。我們從地球的照片上可以看到藍色的代表海洋,白色的代表雲,黃色的代表陸地,綠色的代表森林。那同學們認為地球上的水主要在哪裡存在嗎?水有哪些分類?
1、地球上的水按其物理性質可分為液態水、固態水、氣態水。
2、按其化學性質可分為鹹水和淡水。
3、按其存在的空間可分為海洋水、陸地水、大氣水。
4、按其對生命的作用可分為生物體內的水和生物體外的水。
一、海洋水
地球表面的71%覆蓋著廣闊的海洋,只有29%是陸地,那麼,能不能用這個數據說明地球上的海洋水最多呢?
不能。因為面積和體積(正確地說是質量)是兩個不同的概念。因此,只有用「海洋水佔了地球上全部水量的96.5%」這個數據才能說明地球上的海洋水之多。
海洋中生活著大量水生動物和植物,地球上最早的生命也是從海洋中誕生的。
海水是鹹的,這是因為海水中含有大量的鹽類物質。海洋中平均每1000克海水中含鹽類物質35克。
所以,海水既不能喝,也不能灌溉莊稼。
活動 模擬海水淡化
運用蒸餾法的原理提取淡水,這在家中是很容易做到的。實際上,這也是一種最簡單和常用的海水淡化技術。但是,這種海水淡化技術要耗費大量的能源,效率較低,成本較高。所以科學家們還在不斷地研究試驗各種海水淡化技術。
其他的海水淡化技術
1、電滲析淡化法2、反滲透淡化法3、科學家還在研究魚鰓的功能,已經在研製仿魚鰓海水淡化器。
二、陸地水
陸地水佔了地球上所有水量的3.5%,其中大約1%是鹹水,鹹水主要在大陸內部的乾旱地區的一些湖泊中,例如我國的青海湖、歐亞大陸的裏海、中東地區的死海等就是鹹水湖,其餘的2.5%才是陸地上寶貴的淡水。
在這寶貴的淡水中,絕大多數是人類目前還不易利用的冰川(主要在南、北極地區)和巖層深處的地下水,而可以被人類利用的淡水存在於河流湖泊和沼澤土壤中,還有淺層地下水,它們僅佔地球上全部淡水資源的0.3%!
人類所能利用的淡水佔地球全部水資源的十萬分之七(2.5%×0.3%)。因此,地球上目前可被人類利用的淡水資源是極其有限的。世界上很多國家和地區,包括我國在內,缺水現象十分嚴重。
三、大氣水
大氣水數量不多,僅佔全球淡水資源的0.037%,而且多以氣態的形式存在。大氣中的水分在水循環的過程中,發生著三態的變化和能量的轉化,形成複雜的天氣現象。大氣中的水分除了降水(雨、雪、冰雹)能被人們感受到以外,其他都需要提出證據才能證實,你還可以根據哪些現象說明大氣中存在著水呢?
活動 大氣中有水嗎?
請你再舉出例子,或者設計一個實驗,來證實大氣中存在著水。
1、天空中的雲和霧是水組成的。
2、秋冬比較寒冷的清晨,可以在莊稼、田野和屋頂上看到白色的霜
3、清晨當太陽還未升起的時候,植物的花卉和葉片上有露水。
4、夏天把冷飲放在玻璃杯中,不一會兒在外壁上可以看到水珠出現。
能夠用來檢測水的化學物質:無水硫酸銅 吸水前(白色) 吸水後(藍色)
想一想:既然說地球上有豐富的水,我們為什麼還要節約用水?
1、儘管地球上水很多,但絕大多數是鹹水,目前人類還不能廣泛地使用。
2、地球的淡水絕大多數在兩極和高山的冰川以及地層深處,很難被人類使用。
3、剩下為數不多的淡水在世界上(包括在我國)的分布是很不均勻的,造成很多地方缺水。
4、世界(包括我國)的經濟發展和人口的激增,造成了用水量的增加,加劇了淡水的危機。
我國水的分布情況:南多北少 東多西少 總量豐富 人均佔有少 分布不均勻
5、人類汙染了河流、湖泊、地下水,造成可利用的淡水資源越來越少。等等....
四、水是生物體的重要組成成分
生物的一切正常生命活動,只有在一定的細胞水分含量的條件下才能進行,否則生物的正常生命活動就會受阻,甚至停止。所以說,沒有水,就沒有生命。在農業生產上,水是決定收成有無的重要因素之一。農諺說:「有收無收在於水」,就是這個道理。
(一)水是植物體的重要組成成分
植物體中含水,這是很容易體會到的。
吃水果時口中感覺到水,說明果實中有水;炒青菜時,鍋中會出現水,說明葉中含有水;吃甘蔗時,口中會感覺有水,說明莖中也含有水。
乾燥的種子中是否也含有水呢?
活動 種子裡含有水分嗎?
人們曾發現埋藏地下1000多年的蓮子始終沒有發芽,這是為什麼?後來人們把這種子播在有水的泥土裡,沉睡了1000多年的蓮子竟然發了芽,這是為什麼?
(1)種子實在太乾燥。 (2)說明生物的生命活動離不開水。
1、不同植物的含水量有很大不同
例如:水生植物的含水量可達90%以上,而在乾旱環境中生長的苔蘚植物中水分只佔6%左右。
2、同一株植物中的不同部分(器官)的含水量差異也很大
例如:根尖、嫩梢、幼苗的含水量可達60%-90%,樹幹為40%-50%,風乾的種子為10%-40%。
生命活動旺盛的部分比生命活動不旺盛的部分含水量高。
(二)人體中含有大量的水
哪些現象能證明人體中含有大量的水?
人體排尿、出汗、呼吸等現象可以證明人體中含有大量的水。
人體的含水量約佔體重的60%左右,但不同的組織或器官含水量不同,如肌肉中含水72%、血液中含水80%、骨中含水50%。
人體含水量還可隨年齡、性別而不同,並隨著年齡的增大而逐漸降低,如新生兒含水量可達75%-80%,成年男子約60%,成年女子為50%。
據研究,年齡越小,生命活動越旺盛,每日需要的水量越多,因此青少年每日更應飲用足量的水。
據調查估算,一般成年人每天平均排尿約1.5L,通過呼吸和排汗散失水分約0.5-1L。為了保證健康,我們每天至少應飲水2-2.5L。人對水的需要比食品更重要。一個人絕食1-2周,只要飲水尚可生存,但如絕水則僅能存活幾天。據研究,人體失水20%-22%就無法生存。因此,水是人體最豐富、也是最主要的物質。一般的說,水在細胞的各種化學成分中含量最多。生物體的含水量隨著生物種類的不同有所差別,一般為60%---95%。
長期生存在不同水分條件下的生命體,為了適應當地水分供給特點,往往會形成特定的行為特點和生理結構特點。
(1)仙人掌,為了適應沙漠缺水的環境,長有肥大的莖, 葉退化成刺以減少蒸騰作用,根系發達,能從較深的土壤中吸收水分;
(2)活動在沙漠中的駱駝,通過關閉汗腺可以在較長時間內保持體內的水分,並且通過嗅覺系統可以「聞到」數千米以外的水源;
(3)熱帶雨林中的一些樹木,由於空氣中的水分很高,往往在樹莖上長出生氣根。
水在自然界以各種各樣的方式存在,如固態的冰,液態的水和氣態的蒸汽,它們通稱水的三態。那它們之間是怎麼相互轉化的呢?現在我們就來學習下。
五、熔化和凝固
熔化:物質由固態變成液態的過程。如:冰變成水。(吸熱)
凝固:物質由液態變成固態的過程。如:水結成冰。(放熱)
小明想到是否所有的固體在熔化過程中是一樣的呢?於是他找來硫代硫酸鈉和松香來做實驗,把它們的熔化時間及溫度記錄了下來且把熔化時間和溫度以圖像的形式畫了下來。
根據實驗中的數據描繪圖像如下
1、兩種物質的熔化過程中,溫度的變化有什麼特點?
2、AB段曲線對應的一段時間內,硫代硫酸鈉與松香各是什麼狀態?溫度怎樣變化?
3、BC段,硫代硫酸鈉與松香各是什麼狀態?溫度是否變化?
4、CD段,硫代硫酸鈉與松香各是什麼狀態?溫度怎樣變化?
固體分類
晶體:熔化時具有一定的熔化溫度,這一溫度叫做該固體的熔點(具有規則的幾何外形)
(海波、冰、石英、水晶、食鹽、糖、明礬、各種金屬)
固體
(松香、玻璃、瀝青、塑料、橡膠)
非晶體:熔化時沒有一定的熔化溫度。(沒有確定的熔點)
晶體和非晶體的熔化過程中異同點:
共同點:晶體和非晶體熔化時都要從外界吸熱。
不同點:A、晶體是在一定溫度下熔化的,即熔化過程中溫度保持不變。晶體熔化時的溫度叫熔點
非晶體沒有一定的熔化溫度(非晶體沒有熔點)
B、晶體從開始熔化到完全熔化處於固液共存的狀態,非晶體熔化時不存在固液共存的狀態
晶體溶液的凝固過程中保持溫度不變,這個溫度叫做凝固點。同一種物質的凝固點與熔點相同。晶體在熔化過程中需要吸熱,在凝固過程中會放熱。
六、汽化:物質從液態變成氣態的過程(吸熱)
液化:物質從氣態變成液態的過程(放熱)
1、汽化的兩種形式
1.蒸發:在任何溫度下都能進行的汽化現象。只在液體表面進行的緩慢汽化現象。
2.沸騰:在一定的溫度(沸點)下持續加熱,液體內部和表面同時發生的劇烈的汽化現象(物質的一種特性)
3.影響蒸發快慢的因素有哪些?
溫度越高,蒸發越快;液體表面積越大,蒸發越快;液體表面空氣流動越快,蒸發越快
4.液體沸騰過程中的特點:
1.液體沸騰前的溫度變化是不斷升高
2.液體沸騰的條件達到沸點繼續吸熱
3.液體沸騰時溫度保持不變
5.蒸發和沸騰的異同點:
6.液化:物質由氣態變成液態的過程。(放熱)
記住:所有的「白氣」、霧、露等現象都是空氣中水蒸氣液化形成的。
液化方式:降低溫度使汽體液化,所有氣體在溫度降低到足夠低時,都能液化;壓縮體積使汽體液化(增大壓強)
七、升華:物質由固態變成氣態的過程。(吸熱)
凝華:物質由氣態變成固態的過程。(放熱)
升華現象:樟腦球由大變小,直至消失(固態吸熱直接變成氣態);走進中藥房會聞到中藥氣味;冬
天溼衣服晾在室外,衣服結冰,最後變幹(冰未經熔化)。
凝華現象:剛取出的冰棍,外面出現一層白色粉狀物(空氣中的水蒸氣遇冷由氣態直接變成固態)
霧凇由空氣中的水蒸氣遇冷凝華而成,冬天,北方玻璃窗上的冰花
八、水的三態變化與天氣現象
通過上面的學習我們知道雨、雪、霧、露、霜等天氣的形成都與水的三態變化有密切聯繫。升入高空的水蒸氣遇冷後,會液化成小水滴或凝華成小冰晶形成雲。如果雲中的水滴或冰晶大到不能被上升氣流拖住時,就會降落而形成雨或雪。
水蒸氣液化成小水滴懸浮在空中形成霧;水蒸氣液化成小水滴附在地面或植物上形成露;水蒸氣凝華在地面或植物上形成霜。