来源:据-风雨科普
水是生命之源,地球上一切生命的生存生活都离不开水源,包括人类。
众所周知,世界上几大著名文明都诞生于江河边。黄河流域诞生的中国文明,于恒河边诞生的古印度文明,以及由尼罗河流域诞生的古巴比伦文明等等。
这是因为人类无论是日常生活需要,还是农业灌溉等一切生产活动,都依赖于水这一重要资源。那对于水你又知道多少,水在自然界都有哪些形态?深海中发现的第四种水指哪种水,又是如何被发现的?想必很多朋友对此都有诸多疑惑和不解,下面给大家一一解答。
自然界中的水不止三种形态
有一定物理常识的朋友应该都知道,自然界中的水一般有三种形态,一是常见的液态水,也即是我们生活生产常用的水。此外,还有比较特殊的气态水(水蒸气)和固态水(冰)。
而之所以会出现三种形态的水,主要是因不同温度环境导致,且这三种形态的水也能相互转化。
当温度低于零摄氏度时,水就会从液态水冻结成固态水,也就有了冰块的存在。相反当温度不断增加,水也会逐渐因高温蒸发而形成水蒸气。但若你以为自然界中的水只有这三种形态,那你就错了。
事实上水并不只有气态、液态以及固态三种形态。科学家在深海中还发现了水的第四种形态,它被科学家们称为超临界水。与前三种形态水截然不同,超临界水可说是水的脱胎换骨的一种变化。
那什么是超临界水,它是如何被发现的呢?
超临界水具体指什么
要想知道什么是超临界水,首先我们需要弄明白超临界的概念。超临界顾名思义,就是当物质超出某个限定后,发生的以前从未有过的某种变化。比如某种环境中,温度气压超出一定程度达到一种极端状态,这种环境下存在的水也会有脱胎换骨的变化。
众所周知,水的临界温度是374.3摄氏度。当水温超出这个临界温度后,它的三种形态就会发生融合,变成气态、液态以及固态之外的第四种形态的水,这就是超临界水。
于深海中发现的天然超临界水
自然界天然的超临界水的发现源自科学家的一次深海考察。
2008年,德国科学家在一次深海考察中,偶然发现了一个位于太平洋山脊处的热液喷口。这个热液喷口内部炙热的溶液同外部冰冷的海水,相互融合碰撞后形成了一种极特殊的结晶体。
科学家发现这时热液喷口处的水温高达464摄氏度,其远远超过了自然界水温的临界点(374.4摄氏度是水的临界点)。因此参与考察的德国科学家安德里亚认为,这种介于液态水和固态水之间的物质,即是自然界可以被人类观察到的天然的第四种水形态,也被称为超临界水。
超临界水的特点以及作用
事实上,这不是科学家第一次知道超临界水,早在科学家们研究超临界流体时就在实验室获得过超临界水。但这次深海中超临界水的发现,验证了科学家的一些观点:无需经过人为干预,自然界中就存在天然超临界水。那作为自然界赠予的特殊物质,超临界水有何特性作用?
首先,超临界水的活性高,因此是一种很好的反应介质,通常被应用于脱水反应、水解反应等化学反应中。这是因为超临界水中离子积较大,可以自行进行酸碱催化反应,使得原本复杂的反应物能更好结合,转化效率也得到大大增强,化学反应更为彻底。
其次,超临界水有极为强大的溶解性。能够产生密度高粘度低的液体,并使这种液体在短时间内气化,是制作混合气体的最佳试剂。一般可以用于制作高温高压的氢气,高效的同时不会造成二次污染。
最后得益于超临界水的催化剂作用,可以有效降解分化一些有毒有害物质。比如二氨基甲苯有毒物质、氰化废水以及塑料制品,进一步保护地球生态环境。
总而言之,自然界中的水十分神奇,远不止我们常见到的液态气态以及固态三种形态。在此之外,还有一种极端环境下才会形成的介于三种水形态之间的第四种水形态,即超临界水。
另外,超临界水也有着极为关键的作用,被广泛应用于化学反应、气化废弃物分解处理以及工业制氢中,进一步推动人类工业文明发展。