水的异常是那些可以区分并定位为最重要和最特殊的所有液体物质的属性。在物理和化学上，水与其他液体相比显示出巨大的差异，甚至超出了预期和理论计算值。也许就像生活本身一样简单，同时又复杂。
如果说碳是生命的基石，那么水就是它的流体。如果不是唯一且无与伦比的异常产物，构成生物基质的碳键将毫无用处。生命的感知将崩溃，海洋将完全凝固，云将不会悬浮在天空中。
冰山和漂浮在水面上的冰块是水异常之一的通常被忽视的例子。资料来源：Pexels。
水蒸气比其他气体轻得多，它与大气的相互作用导致形成云层；液体相对于气体而言密度更大，与其他化合物相比，密度上的差异更加明显；异常地，固体的密度比液体低得多。
后者的一个例子是，冰山和冰块漂浮在液态水中，密度较低。
比热
海滩，另一个自然的例子，从宏观上观察到水的比热异常。资料来源：
水在热源之前显示出对提高其温度的强烈反对。因此，水源必须提供足够的热量以迫使水将其温度升高一摄氏度。也就是说，它的比热很高，比任何普通化合物都要高，其值为4.186 J / g·ºC。
其比热异常的可能解释是由于以下事实：水分子以无序的方式形成了多个氢键，并且热量被消散以增加这种桥的振动。否则，水分子将不会以更高的频率振动，从而导致温度升高。
另一方面，一旦分子被热激发，它们就需要时间来重新建立其氢键的原始状态。这与在正常情况下作为储热器进行冷却需要一定时间。
例如，海滩在一年中的不同季节都会显示两种行为。在冬季，它们保持比周围空气温暖的温度，而在夏天则保持凉爽。因此，天气晴朗，但是当您在海里游泳时会感觉凉爽。
汽化潜热
水具有很高的蒸发焓或潜热（2257 kJ / kg）。这种异常与其比热协同作用：它充当热量的储存和调节器。
它的分子必须吸收足够的热量才能进入气相，并且热量是从周围环境中获得的。特别是在它们所附着的表面上。
该表面可以是例如我们的皮肤。身体运动时会释放汗水，汗水的成分主要是水（大于90％）。汗液从皮肤吸收热量以蒸发，从而产生凉爽的感觉。土壤也发生同样的情况，在蒸发水分后，土壤温度降低，感觉更冷。
介电常数
水分子是极端极性的。这反映在其介电常数（25ºC下为78.4）上，该介电常数高于其他液体物质的介电常数。由于其极性高，它能够溶解大量的离子和极性化合物。因此，它被认为是通用溶剂。
扩散
水通过管道扩散。资料来源：Pxhere。
液态水的奇异异常之一是它的扩散速度要比通过减小的孔的估计速度快得多。当流体流经较窄的管道或通道时，它们通常会提高速度。但是水加速得更加猛烈。
从宏观上看，这可以通过改变水循环通过的管道的横截面积来观察。而且，根据计算研究，使用纳米碳管可以做到纳米级的相同，这有助于弄清分子结构与水动力学之间的关系。
密度
在一开始提到，冰的密度比水低。除此之外，它在4ºC附近达到最大值。当水冷却到低于该温度时，密度开始下降，冷水上升；最后，接近0ºC时，密度降至冰的最小值。
其主要后果之一不仅是冰山可以漂浮。而且，它有利于生活。如果冰更密，它将下沉并将其深度冷却至冻结。然后，海洋将从下而上冷却，仅留下一层海洋动物可用的水。
此外，当水渗入岩石的凹处并且温度下降时，水在冻结时会膨胀，从而促进其侵蚀以及内部和外部形态。
轻水和重水
当冰浮起时，湖泊和河流的表面冻结，而鱼可以继续生活在深处，在深处氧气溶解良好，温度在4ºC以上。
另一方面，事实上，液态水不是理想的均质水，而是由密度不同的结构聚集体组成。最浅的水位于地表，而最底部的水位于地表。
但是，这种液-液“过渡”仅在过冷的水中和高压模拟下才明显。
冰膨胀
水的另一个特征异常是，冰随着压力的增加而降低了其融化温度。也就是说，在较高压力下，冰在较低温度（低于0ºC）下融化。好像冰由于压力而膨胀而不是收缩。
这种行为与其他固体相反：对它们施加的压力越大，因此它们的收缩越大，它们将需要更高的温度或热量才能熔化，从而能够分离其分子或离子。
还值得一提的是，冰是自然界中最滑的固体之一。
表面张力
昆虫在水面上行走。资料来源：
最后，尽管只提到了几个异常（已知的约69个异常，还有许多其他待发现的异常），但水的表面张力异常高。
许多昆虫都利用此特性能够在水上行走（上图）。这是因为它的重量不能施加足够的力来破坏水的表面张力，水的分子而不是膨胀，收缩，从而阻止了面积或表面积的增加。
参考文献
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