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输配水设备:浅层水与深井水产生的水蒸气是否一样?为什么?

文章录入:卫生安全检测评价网   文章来源:郭哥聊科学   添加时间:2020-1-27
这个问题可以给出肯定的回答:差不多,但是有差异。这主要的原因是由于水中的氢有氕、氘、氚三种同位素构成。下面就来略微详细说说这个问题。

一、氢的同位素
自然界中氢以1H(氕,H),2H(氘,D),3H(氚,T)三种同位素的形式存在,相对丰度分别为约99.9844%、约0.0156%、低于0.001%,其中氚具放射性,半衰期为12.46年。氢的这三种同位素基本上都是在宇宙大爆炸初期就产生的。

二、水分子的结构
水分子的三个原子形成104.5度角。每个氢原子和氧原子之间的键,叫共价键,通过分享一对电子形成。由于氧比氢争夺电子的能力要强,因此,共价键氧的一侧带负电(-),氢的一侧带正电(+)。所以相邻的水分子之间的氢和氧也会因为电极性互相吸引,这就是“氢键”。
“氢键”的作用力比起氢氧之间的共价键要弱上很多,出汗的时候,我们会感受到氢键的影响。皮肤表面的温度促使汗液中的水分子运动加剧,直到挣脱束缚转化为水蒸气。身体的热量破坏的氢键越多,就会有更多的水分子蒸发。那些逃逸到空气中的水分子,就将身体的热量带到了空气中,从而让我们保持凉爽。
另一种氢键的可视化效果就是云和雾。虽然单个的水分子我们并不能看见,但是水分子在氢键的作用下,聚集形成足够大的小水滴,可以反射光,大量的小水滴聚集在一起就形成云和雾。但同时每个小水滴又足够的小,所以能四处扩散。

三、质量差异带来的水分子变化
由不同的氢的同位素构成的水,由于氢原子核内的氢质量不同,所以带来水分子的质量也有一些差异,质量大的水分子的振动就会比较小。所以想使这样的水分子挣脱氢键的束缚,产生水蒸气,也就要难度大一些。
正因为如此,这些由氢的同位素,氘和氚组成的水分子,就会由于蒸发作用逐渐富集而留在地面,并且逐渐深入地下。所以说,地表水中的氘和氚构成的水分子含量要比地下水中带有氘和氚构成的水分子少。

四、地表水与深井水的蒸发区别
如果是在常温常压下的蒸发,那么地表水和深井水蒸发出来的水蒸气不会有太大差别,原因如同标题三中的理由一样,由氘和氚构成的水分子由于比较重,会更多地留在水里,而跑出来的大多数都是氢构成的水分子。
但如果我们在相同外部条件下,加热煮沸地表水和深井水,就会产生显著的不同。在外部热量的作用下,重水分子同样可以获取足够的动能,冲破氢键的束缚变成水蒸气。这时候,由深井水所蒸发出来的水蒸气中的重水含量就会比地表水高。

结束语
水是很神奇的物质,是我们生命的保障。也正是由于氢具有另外两种不同质量的同位素,所以才导致了不同状态的水之间是有一些微小的差异的。有不同的水产生的水蒸气,也会带来对应的差别。
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