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水的物理性质 水的分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。其分子式为 HO. 纯净的水是一种无色、无味、透明的液体。在4°C时密度 ，为1g/cm’，比空气的密度大 770倍。 水的沸点是 100°C，冰点是0C。 水与空气比较是不可压缩的。但是一定量的水，当加压至 20MPa时，它的体积会减少 1%。由于水的 压缩性很小，故可忽略不计。因此，我们通常称水是不可压缩的。 一般情况下，非纯净水的密度较纯净水的大。海水的密度约为 1.025 g/cm3。海水含盐量为 30~35g/L. 水与其它液体一样，具有易流动性。 这是因为水在压力作用下，可达到平衡状态；而在拉力或切力的 作用下，会产生变形。由于水具有流动性，因此它是一种流体。 二、水的压强 (一）压强的概念 单位面积上受到的压力叫做压强。压力既可以由物体的重量产生，例如大气的重量和水的重量可分别 产生大气的压力和水的压力：又可以由物体间的作用力产生，例如空气压缩机的活塞对气红内空气的作用 所产生的压缩力。压强的基本单位为帕(Pa)，因帕的单位很小，故在计算水和气体的压强时，常用兆帕(MPa)。 1Pa= N/m? IMPa= 10°Pa 需要注意的是，在 法定计量单位颁布前，潜水界经常使用大气压、公斤力/厘米？等作为压强单位， 现己不允许使用。大气压作为压强的一个概念仍在使用，不过己不再是压强的法定单位。 在医学和潜水等 领域，经常把压强称作压力，这个压力不是物理学概念的压力，而是特指压强。 潜水员在水中所承受的压强包括由水的重量所产生的静水压强，以及由水面大气的重量所产生的大气 压强， 水面大气压强随海拔高度 和天气的变化而变化，但一般情况下，我们认为地球表面的气压近似等于 0.1MPa〔一个大气压）。对于气体的压强， 一般使用压力表即可测出，当我们把压力表置于海平面大气中 时，压力表的指针指到刻度盘上“0”的位置。这并非说大气的压强为零，实际上大气的压强是 0.IMPa， 也就是说压力表所显示的压强值不包含大气压强。 为了研究方便，我们经常使用 压强和相对压强的概 念。 所渭相对压强 (也叫表压或附加压），表示气体实际承受的压强与大气压之间的压差。压力表所显示 的压强是相对压强。 所谓 压强，表示物体实际承受的压强，也就是施加的总压强。 压强等于相对压强加上 0.MPa（一个大气压）。 在气体定律的计算，以及研究高压环境对人体的生理效应时，应使用 压强。 （二）静水压强 由于水的重量而产生的压力叫做静水压力。单位面积上承受的静水压力就是静水压强。 在中学的物理课程中，我们学习过：液体内部同一点各个方向的压强都相等，而且深度增加，压强也 增加。 在同一深度，各点的压强都相等。若p为某种液体的密度，则深度为h 处的静水压强p为： p= gph 式中：p一静水压强，Pa 8一重力加速度，Nkg p一液体的密度，kg/cm3 h一水的深度，m 在潜水中，我们经常近似认为江河湖海的水密度都是 1g/cm’。重力加速度取 1ONKkg，静水压强以 MPa 为单位，则2-1式可简化为： p=0.01h 当h=10m 时， p=0.MMPa(相当于一个大气压)：同理当 h=20m 时，p=0.2MPa（二个大气压）? (2-2) 也 就是说当水深每增加 10m 时，静水压强即增加 0.1MPa（一个大气压）。 例2.1 某潜水员潜入 36m 水深处，问其承受多大的压强。 解：潜水员在水下受的压强由静水压强和水面上的大气压强歪加而成。 p=0.01h=0.01x36=0.36(MPa) Pe=p+O.IMPa=0.36+0.1=0.46(MPa) （三）帕斯卡定律 潜水员工作环境是具有自由液面的水下，在这种具有自由液面的水中，不同深度压强是不同的。 如果把水或其它液体放入一个没有自由液面的密闭容器内，并向容器内某点施加一个压力，情况会怎 样呢？ 实验证明：在密闭容器内的液体，能把它在一处受到的压强，大小不变地向液体各部分，各方向传递， 这就帕斯卡定律。 水压机及其它一切液压机械均是根据帕斯卡定律而工作的。 （四）水流动时压强与流速的关系 水的压强除了因自重产生的静水压强外，若水是流动的，因水的流动亦会产生压强的变化。 在稳定流动的水中，截面面积小的地方，流速大，压强小：截面大的地方，流速小，压强大。当然 流速和压强并非成简单的反比关系。

水的阻力 物体在地面运动时，需不断施加动力，否则物体就会停下来，这是因为物体和地面间存在着摩擦阻力。 同样的道理，潜水员在水中运动时，也会受到水的阻力。 在水中运动的物体，所受到的与运动方向相反，阳码物体运动的力，叫做水的阻力。水的阻力消耗漕 水员的体力。凭经验我们知道，游泳时慢慢游不会很费劲，但快速游时会很累。这说明水的阻力与相对运 动速度有关，速度快时，阻力大，反之则小，当然速度和阳力间不是简单的线性正比关系。 为什么在水中运动的物体会受到阻力？ 这因为水的内部存在粘滿性。潜水员入水后，潜水服被水没湿， 港水员运动时，这部分水就和潜水员一起运动。此时，周国的水必然与这部分水相分商。由于水本身所具 有的粘湍性，潜水员运动时就要克服这种粘着力，才能使附者在潜水服上的水与周国的水相分高。潛水员 要游动就必领付出一个力来克服水的粘着力，即水的粘着阻力。 水中物体所受的阻力可用2-5 式计算： R=p vZCA (2-5) 式中：R一水的阻力 V一水流速度 C一水的摩擦系数 A一运动物体迎水面积 p一水的密度 从上式可以看出：水中运动的物体，所受到水的阻力，与水的摩擦系数（粘滞度）有关；与迎水面积 有关，迎水面积大，阻力也越大；与运动速度有关，速度越大，阻力亦随之增大。 除此之外，阻力还与物 体的形状有关。 实验证明，当相对运动速度增大到一定值时，水的阻力会急剧增大，这时又增加了一个阻力因素，即 湍流阻力。 19世纪末，英国物理学家雷诺证明液体的运动存在层流和湍流(又叫紊流〕两种流态。所谓层流指液 体质点作有秩序的线性运动，彼此互不掺混的流动状态；而充满旋涡、质点相互混掺的流动状态则称为湍 流。流速是决定流态的主要因素之一。 潜水员在静止(或流速很小）的水中慢速运动，水的流态属于层流。 而潜水员在静止水中快速游动或在急流中运动时，水的流态属于湍流，这时水的阻力随相对运动速度增加 而呈几何级增加。 综上所述，水的阻力包括粘滞阻力和湍流阻力。在相对运动速度较小时，阻力的大小主要是粘滞阻力， 在相对运动速度较大时，阻力的大小主要是湍流阻力。为了减少阻力，可以设法减小迎水面积及降低运动 速度。 二、水的阻力与潜水员的关系 我们知道，水下环境从动态意义上可分为静水环境和流水环境两种。因此潜水员在水中所受阻力也可 以分为两种情况来研究，即运动阻力和水流阻力。 1运动阻力 潜水员在静水环境中，与水做相对运动所受到的水的阳力称做运动阻力。根据 2-5 式可知，这个阻力 的大小与迎水面积的大小成正比，并随运动速度增大而增大，这时潜水员与水作相对运动时水的流态，可 视为层流，阻力较小，主要为牯滞阻力，只要运动速度不过快，一般不会产生湍流阻力。潜水员可适当减 慢运动速度，或尽量减小迎水面积，比如侧身运动等都可有效减少运动阻力。 2. 水流阻力 潜水员在流水环境，水流与潜水员相对运动所受到的阻力称做水流阻力。 如果水流速度很慢，水的流 态仍可看做层流，潜水员所受到的阻力与静水时相差不大，主要还是牯滞阻力但是水流较急时，水的流态 为湍流，水的阻力除粘滞阻力外，还会产生湍流阻力，而且湍流阻力比粘滞阻力大得多，对潜水员造成很 大的体力消耗，甚至无法进行水下作业。因此在急流的江河和潮流较大的海区作业，潜水员将受到比静水 环境大得多的水流阻力。在这种环境作业，应采取各种手段才能保证水下作业。例如，根据湖汐运动 规律，在平潮期间作业：在急流中使用挡流板等。

水下全反射在技术上运用很广，例如利用全反射现象可测物贝的 利用光导纤维传递光讯息等。 光的色散及物体的颜色 （一）棱镜与光的色散 由许多折射平面组成的透明楼柱体，叫做楼镜。垂直于楼的我面为主截面，主诚面为三角形的楼镜叫 做三楼镜。 让一束平行的白光穿过次缝 § 射在三楼镜 卩 上，可以吞到，白光通过校镜后不但改变了方向，而且在 光屏E上形成一条彩色的光带，光带的颜色依次足红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这种现象叫做光的色妝， 见图 2-8。色散后的光依一定顺序排列成的光带，叫做光谱。能够看得到的光，叫做可见光，由可见光排 列而成的光谱叫做可见光谐。光的色妝现象证明白光足由各种颜色的光复合而成的。不能发生做射的光， 叫做单色光。图2-7 三校饺 图2-8 光的色散 为什么白光通过三楼镜会发生 色收现你？ 原米光属于 电碰波，光的颜色是由它的领率洪定的。各种颜 色的光具有不同的领半和波长，见表 2-7。不同波长的光具有不同的折财常。各种颜色的光近过校镜时。 折射率随波长的诚小而增加。当一束白光射入三校镜时，由于折射率不同，不同颜色的光具有不间的信射 角，其中紫光 ，其次是蓝、青、練、費、橙，小的是红色光。 通过对光谱的研究人们还发现，除可见光外，还存在着红外线、紫外线等人眼吞不见的射线 单色光的须率和这长 淡2-7 光谱区级 额率(10MHz) 在真空中的放长() 3. 0~4.8 7 700 ~ 6 220 4.8~5.0 6 220 ~ 5 970 5.0-5.2 S 970~5 770 5.2-6.1 S 770~4 920 滋-青光 6.1-6.7 4 920~4 550 农光 6.7~7.7 4 550-3 900 （二）物体的颜色 实验证明，菜种颜色的透明物体通过的主婴是同种颜色的色光，透明体的颜色是由它透过的色光决定 的。如果透明体几乎让各种色光都透过，它就是无色的。 例如空气、纯净的水等。 菜种颜色的不透明物体所反射的主要是同种颜色的色光，而其它的色光几乎都被吸收了，不透明物体 的颜色是由它反射的色光决定的。如果不透明体几乎將各种色光都反财，它就足白色的。如果几乎把各种 色光都吸收，它就是黑色的。把两种不同颜色的颜料混合在一起，可以得到另外一种颜色，这是因为每一种颜色的颜料，除了反射 跟它相同的色光外，还反射一些别种色光，不过较弱而己。例如，黄颜料除了 反射黄光，还反射橙光和绿 光。如果黄、蓝两种颜料混合在一起，能反射的就只有绿光了，混合颜色就成绿颜料了。所以颜料的颜色 是由组成它的颜料共同反射的色光决定的。