一滴水至少由多少个水分子组成?

一滴水大约由几个水分子组成

意大利科学家给出的答案

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即将过去的3月22日至28日这一星期,可是有“名字”的:第三十四届“中国水周”。3月22日,还是第二十九个“世界水日”。

日常生活中,水是再普通不过的物质了,但对于熟悉的东西,人们却未必真正了解。

近日,我们钱报成长营开展了一次线下活动。由钱江晚报、浙江同济科技职业学院、中国水利博物馆联合发起,邀请了22组家庭走进中国水利博物馆,参加主题为“树节水意识一滴水多少毫升,学水利知识”世界水日活动。

活动中,家长和孩子们参加了亲水课堂、中国水利发展史、水质监测实验、节水普法知识竞答四个子活动,以这样的方式认识水。白马湖小学一年级的何弈璁就兴奋地告诉我们说:“我学到了地球表面有71%被水覆盖,但淡水很少,所以我们要节约用水。”

小水滴,大世界。今天,结合这次线下活动,我们邀请了全国水利职业教育示范院校、全国文明单位浙江同济科技职业学院的曾洪学老师、张晨辰老师和顾鹤南博士,结合他们在教学中对水资源、水环境、水文化以及水利工程的深入研究,一起来聊聊关于水的那些事儿。

一滴水至少由多少个水分子组成?

初中化学课上,老师们讲过,水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成。听上去,水的分子结构似乎很简单。可要在显微镜下真正看到水分子的结构,并非易事。

在化学元素周期表上排第一的氢,它的质量和尺寸都非常小,就像是一个隐形的原子,想在显微镜下捕捉到它并为其成像非常困难。

从极小到极大,现代科学关注自然各个尺度的现象。一方面,科学家不断将研究目标缩小,小到原子核内部的质子、夸克;另一方面,也不断将研究目标放大,大到整个星系、宇宙。

同时,我们的世界充斥着从“量变到质变”涌现出的特性。古希腊哲学家欧布里德在公元前4世纪提出过一个沙堆悖论:如果有一堆沙土,拿走一粒沙子,剩余的还是一堆沙土;可是如果一直不停地拿走,到最后只剩下一粒沙子时,它还是一堆沙土吗?

同样问题也可以用来追问我们的生命之源——水。一滴水大约为0.05毫升,约10万亿亿个水分子。半滴水0.025毫升,5万亿亿个水分子。那么,半滴水还算一个水滴么?如果半滴水算,那半滴水的半滴呢?如此细分下去,终点将是一个水分子。那么,一个水分子能算是一滴水么?如果不算,那最少要多少个水分子才可称为一滴水?

2020年12月发表在英国皇家化学会旗舰期刊《化学科学》上的一项研究,给出了答案:米兰理工大学的科学家发现,21个水分子组成的分子团,与宏观的一滴水的光谱基本吻合,即最少需要21个水分子才可以组成一滴水。

地球不缺水,可人类为啥会缺水?

1993年,联合国大会作出决议,确定每年的3月22日为“世界水日”。为什么要节约用水?因为,一泓清水,用之不觉、失之难存。

地球表面71%的面积被水所覆盖,是一个名副其实的“水球”。但在全球水资源中,人类真正能够利用的淡水量,仅占地球总水量的0.26%。

当今世界,每3人中就有1人无法获得安全饮用水。至于我国,淡水资源总量约为两万八千亿立方米,占全球水资源的6%,而人均水资源量却仅为世界平均水平的1/4。

随着用水需求日益增长,地球上有些地方的地表水出现了“有河皆干,有水皆污”的局面,而地下水过量开采甚至导致了“地下水漏斗区”的形成。对于这些现象,如果坐视不管,不仅将影响生态、导致水荒或产生严重的地质灾害,还将影响人类和其他物种的生存。

此外,人类文明起源于河流。水在滋养生灵的同时,也会带来灾难,有的地方发洪水,有的地方却很干旱。为了防御洪水和缓解干旱,从原始社会起,人类就开始尝试建造一些水利工程。比如,在自家房子旁挖一口井取水,其实也是这个作用。

中国古代有许多有关水利工程的故事和专家:三过家门而不入的大禹,历经十三年,终于完成治水大业;秦国蜀郡太守李冰,率众修建了都江堰,根据三角形最稳定的道理用木棍制成三角立方体状的“杩槎”,与竹网结合,拦截汹涌的江水,将岷江水引入到成都平原,使昔日不毛之地变成了“天府之国”……古人的智慧和毅力,让人感叹不已。

而新中国成立以来,我国建造了世界上装机容量最大的水电站长江三峡水电站,还实施了历史上最宏伟的战略性水利工程“南水北调”……

人类要解决水资源紧缺的问题,节流之外还得开源。比如,海水淡化作为海水资源的开源增量技术一滴水多少毫升,已成为解决全球水资源危机的重要途径。