水循環中的物態變化

水乃生命之源，是一切生命機體的組成物質和生命代謝活動所必需的物質，水又是人類進行生產活動的重要資源，地球上的水是一個永不停息的動態系統，它不斷地通過運動和狀態的變化從一個低圈轉向另一個低圈，或從一種空間轉向另一種空間，周而復始，形成了水循環，正是因為水循環，才使得地球上的水資源不斷更新，維系著全球水的動態平衡，同時進行著能量交換和物質轉移，緩解不同緯度間熱量收支不平衡的矛盾，不斷地塑造_地表形態，形成了千變萬化的地球世界，那么地球水循環的原因是什么?在循環過程中水的狀態又是如何變化的呢?

水在自然界中有著各種各樣的存在形態——云、雨、霧、露、霜、雪、冰雹、水蒸氣……即水在自然界同時以液態、固態和氣態存在著，而且三態之間不停地進行轉化。正是因為水在通常環境條件下氣態、液態、固態易于轉化的特性及地球上的水分布廣泛，貯量巨大，成為水循，環的物質基礎，加之地球上太陽輻射的強度不均勻，以及晝夜溫度的變化促成了水在自然界不斷經歷著三種狀態及空間的循環變化，

其實水循環中物態變化與我們的生活是密切相關的，因為它促成了自然界中天氣的變化，在各種天氣現象中，同學們最熟悉和關注的。恐怕是云、霧、雨、露、霜、雪、冰雹等現象了，因為這些現象直接影響到人們的生產、交通和日常生活，那么，它們產生的原因和物理過程又是怎樣的呢?

要弄清這些問題，首先要從云說起，在白天氣溫較高，大海、湖泊、河流、土壤和植物中的水蒸發后，致使空氣中含有大量的水蒸氣，這種看不見的氣體，雖然在大氣中占的比例很小，但卻是造成天氣變化中一個必要的“角色”，當這些水蒸氣上升到較冷的高空以后，一部分液化成為小水滴，一部分凝華成小冰晶，這些大量的小水滴和小冰晶就共同組成了天空中的云，

再說雨、霧、露、冰雹、雪和霜，

雨：當天空的云越聚越多、越聚越厚的時候，云中的小水滴或小冰晶，隨著氣流的急速升降而上下運動，其中大水滴吞并了小水滴，壯大了自己，吞并的結果是很快增大到空氣再也承托不住它的狀態，這時，它便會從高空掉下來，在下落的過程中，冰晶吸熱熔化成水滴，與原來的水滴一起落到地面，這就是我們經常可以看到的雨，

霧：在夜間，地面附近的空氣溫度較低，如果空氣中含有的水蒸氣較多，空氣中又有較多的浮塵，氣溫足夠低時，水蒸氣遇冷便會液化成小水珠附在浮塵上，和浮塵一起漂浮在空氣中，這就是霧，霧會使地面附近的能見度降低，從而容易引發交通事故，所以霧較濃的時候，我們要關閉高速公路以及機場，

露：天氣較熱時，空氣比較濕潤，當夜間溫度下降時，地面附近空氣中的水蒸氣便會向植物的莖、葉表面放熱，液化成小水滴并附著在它們的表面，這就是露，

冰雹：冰雹和雨、雪一樣都是從云里掉下來的，不過下冰雹的云是一種發展十分強盛的積雨云，它和一般的云有些不同，這種云上升運動特別劇烈，常升高到幾千米甚至一、二萬米，且云層也特別厚，人們常把它叫做積雨云，在積雨云中，空氣的上升氣流挾帶著大量的水汽，急速地上升到高空。然后又很快地變冷，這時水汽立即凝華成小冰晶，又從高空掉下來，經過一層溫度在0℃以下但還沒有凍結的冷水層，于是冷水便在冰晶上凝固，成為一層不透明的冰，這樣，小冰晶變成了較大的“雪珠”，由于雪珠比一般的冰晶重，一旦上升氣流較弱時，便馬上下落，且表面開始熔化；如果這時它又遇到強烈的上升氣流，又會使上述物理過程重新循環，如此在雪珠外面，不斷地裹上一層層“冰衣”，直到上升氣流再也承托不住它的時候，雪球便掉了下來，這就是我們常見的冰雹，

雪：當水蒸氣上升到很冷的高空時，氣溫降到0℃以下，云中的水蒸氣便會凝華成為成六角形的冰花。冰花不斷地聚集在一起，當其所受重力足夠大時，形成雪片或者雪團降落下來，這就是雪，

霜：深秋和初冬季節，由于晚上溫度很低，有時可降到0℃以下。這時地面附近空氣中的水蒸氣在地面或植物的莖、葉上放熱，凝華成小冰晶，這就是霜，霜是一種白色的冰晶，多形成于夜間，少數情況下，在日落以前太陽斜照的時候就開始形成，通常，日出后不久霜就升華了，但是在天氣嚴寒的時候或者在背陰的地方，霜也能終日不消，它常會使農作物遭受凍害，

地球上的水圈就是如此在太陽輻射和地球引力的推動下不斷地發生著豐富的物態變化和不停地運動著，促成了全球范圍內水的大循環，由此把各種水體連接起來，使得各種水體能夠長期存在，水循環是一個多環節的自然過程，全球性的水循環涉及蒸發、大氣水分輸送、地表水和地下水循環以及多種形式的水量貯蓄，海洋和陸地之間的水交換是這個循環的主線，意義最重大，在太陽能的作用下，海洋表面的水蒸發到大氣中形成水汽，水汽隨大氣環流運動，一部分進入陸地上空，在一定條件下形成雨雪等降水；大氣降水到達地面后轉化為地下水、土壤水和地表徑流，地下徑流和地表徑流最終又回到海洋，由此形成淡水的動態循環，這部分水容易被人類社會所利用，具有重要的經濟價值，這正是我們平時所說的水資源，

當前人們已經把水循環看作為一個動態有序的系統，水循環對于人類社會及生產活動有著重要的意義，正是由于水循環的存在，使人類賴以生存的水資源得到不斷的更新，成為一種再生資源，從而可以永久使用，使各個地區的氣溫、濕度等不斷得到調整，此外，人類的活動也在一定的空間和一定尺度上影響著水循環，比如目前“人工增雨”已經成為人類向天空這個天然大水庫索要水源以緩解旱情、解決淡水資源緊缺的重要手段和方法，研究水循環與人類的相互作用和相互關系，對于合理開發水資源，管理水資源，進而改造大自然具有深遠的意義，不過，人類活動也不斷改變著自然環境，越來越強烈地影響水循環的過程，人類構筑水庫，開鑿運河、渠道、河網，以及大量開發利用地下水等，改變了水的原來徑流路線，引起水的分布和水的運動狀況的變化，農業的發展，森林的破壞，引起蒸發、徑流、下滲等過程的變化，城市和工礦區的大氣污染和熱島效應也可改變本地區的水循環狀況，我國水資源的總量不少，但人均、畝均水資源量很少，我國水資源總量為28124億立方米，其中河川、徑流27115億立方米，少于巴西、前蘇聯、加拿大，居世界第四位，但我國人均水量只有2350立方米，只有世界人均占有水量的27％，根據149個國家按1990年人口統計的人均占有水量由多到少排列，中國排在第110位，可見我國也是一個嚴重缺水的國家，水是人類生命的資源，是動、植物的好朋友，但據專家統計：地球在2100年，地殼上的水將會給人類用光!可目前仍有很多人不留意水是多么的珍貴，我們應該警告這些人：不應該把寶貴的水資源白白地浪費掉，應該依據水的物態變化規律和循環特點，努力建立節水型社會，有效地利用生命之水，滋潤綠色的生命，滋潤人類共同的家園!

讀完此文，請同學們牛刀小試一下：

1、大氣中的水蒸氣主要來自地球表面，江河湖海中的水，潮濕的土壤，動、植物中的水分，時刻被

到空氣中變成氣態，寒冷地區的冰雪，雖然溫度遠低于0℃，但也在緩慢地______這些水蒸氣進入大氣后，成云致雨，有的______變為霜，有的______形成露，然后又返回地面，滲入土壤或流入江河湖海，

2、液態的水。可以______為固態的冰，也可以______為氣態的水蒸氣：氣態的水蒸氣可以

為液態的霧、雨、露，也可以______為固態的冰晶、雪、霜；而固態的冰、雪、霜可以為液態的水，也可以______為氣態的水蒸氣，因此雨、露、霜、雪是水循環過程中的產物，

3、如圖是大自然中水循環現象的示意圖，江、河、湖、海以及大地表層中的水不斷地蒸發變成水蒸氣，當含有很多水蒸氣的空氣升入高空時，水蒸氣的溫度降低凝成小水滴或凝成小冰晶，這就是云，在一定條件下，云中的小水滴和小冰晶越來越大，就會下落，在下落過程中。小冰晶又變成小水滴，與原來的水滴一起落到地面，這就形成了雨，

(1)請依次寫出上文劃線處涉及到的物態變化的名稱______、______、______；

(2)上面三種物態變化中，屬于吸熱的是：______；

4，下面關于云、露、霧、霜形成的敘述中，正確的是( )，

A、云是水蒸氣升入高空時，溫度降低凝結成小水滴和凝華成小冰晶而形成的

B、霧是浮在浮塵上的空氣液化形成的

C、露是云中的小冰晶熔化形成的小水滴

D、霜是空氣中的水蒸氣先液化為小水珠，而后又凝固成小冰晶

5、冬天，小剛的奶奶早晨將洗好的衣服拿到室外晾曬，小剛發現晾曬的衣服在冒熱氣；中午，他放學回來，發現這些衣服變硬了；傍晚，奶奶將衣服收到室內，小剛發現衣服干了：過了一會兒，一小部分沒干的地方又濕了；第二早晨，小剛又發現本來濕的又干了，討論一下上述情景中有哪些物理現象?

6，我國屬于缺水國家，節約用水應從我做起，請你寫出日常生活中的兩項節水措施，

參考答案：

1、蒸發 升華 凝華 液化 2、凝固汽化 液化 凝華 熔化 升華 3、(1)液化 凝華 熔化 (2)熔化 4、A 5、略6、(1)把洗菜、洗米的水用來澆花(2)拖完地的水可以用來沖馬桶 (3)洗臉、洗澡和刷牙時，要擠牙膏、擦沐浴液，必須關好水龍頭和熱水器的開關，等等……