以一定速度流過(guò)電場(chǎng)(特定電壓和頻率)的水簡(jiǎn)稱為電水。電水的物理特性包括它的密度、粘滯度、表面張力、時(shí)間效應(yīng)、pH值和電導(dǎo)率等，以及上述各參量隨電場(chǎng)電壓和頻率變化的關(guān)系。本文主要用對(duì)比的方法，測(cè)定了電水的表面張力系數(shù)、浮力，浮力隨電場(chǎng)頻率變化情況，電水的時(shí)間效應(yīng)。

目前，電水在世界上應(yīng)用已取得了顯著成果。例如，美國(guó)Worthington公司研制成靜電水除垢控制器，較好地解決了除垢問(wèn)題。在過(guò)去四年里有400多種靜電裝置被美國(guó)的一些企業(yè)采用。世界上最早用高頻率電場(chǎng)處理水，制造出第一臺(tái)電水器的是英國(guó)人。目前英國(guó)廣泛地用高頻電水處理造紙、印染、化纖制造、電鍍、肉類和家禽加工、煉油和冶煉重金屬所產(chǎn)生的污水。

我國(guó)也開(kāi)始制造了電水器，并已付之于應(yīng)用。例如，長(zhǎng)春市制帶廠用高頻電場(chǎng)處理水去除工業(yè)鍋爐水垢，連續(xù)十年不用添加化學(xué)藥劑，鍋爐沒(méi)有結(jié)垢，十年給國(guó)家節(jié)約十萬(wàn)多元，同時(shí)還節(jié)約大量能源。我國(guó)又開(kāi)拓了電水新的應(yīng)用途徑，把它用來(lái)調(diào)制水泥混凝土，使強(qiáng)度比用普通水增加25%。用電水浸泡種籽并加電場(chǎng)處理，比用普通水浸泡沒(méi)加電場(chǎng)處理(在同等環(huán)境下)提高發(fā)芽率20%左右，發(fā)芽期提前三十多小時(shí)。國(guó)際和國(guó)內(nèi)電水的應(yīng)用取得了可喜的成果。研究電水的物理特性是有重大的意義的。

反映電水效應(yīng)好壞的標(biāo)準(zhǔn)是什么?這是十分重要的問(wèn)題。我們從實(shí)驗(yàn)上初步摸索到，電場(chǎng)處理過(guò)的水，如果浮力(浮力正比于密度)比普通水增加的越多，則電水的效果越好?？梢杂孟率鋈N間接測(cè)定液體密度變化的方法，來(lái)標(biāo)定電水效應(yīng)的好壞。

浮力法。根據(jù)阿基米德原理，測(cè)量某種液體(如電水)浮力的變化。因?yàn)楦×Φ拇笮『捅粶y(cè)液體的密度成正比。

紫外光吸收法。因?yàn)樽贤夤庠谝后w中被吸收的強(qiáng)和弱與單位光程內(nèi)吸收分子的數(shù)目成正比，亦即和液體的密度成正比。

受激布里淵散射法。電場(chǎng)對(duì)水的作用，導(dǎo)致水的密度的變化，從而改變了超聲在水中的傳播速度。

一、實(shí)驗(yàn)

1.電水浮力的測(cè)定

用自制電水器形成電水，用精度為0.1mg的電光天平測(cè)定電水和普通水的浮力。實(shí)驗(yàn)用水是長(zhǎng)春市自來(lái)水和深井水，測(cè)試時(shí)只要保證水溫和環(huán)境溫度穩(wěn)定，數(shù)百次實(shí)驗(yàn)證實(shí)，電水浮力比普通水浮力增加，重復(fù)性規(guī)律較好?，F(xiàn)選四組數(shù)據(jù)列于表1。

從表1可知，電水的浮力均高于普通水的浮力，即電場(chǎng)處理水的密度高于普通水的密度。

2.電水的浮力和水流過(guò)電場(chǎng)速度的關(guān)系

六次以上的測(cè)量均發(fā)現(xiàn)水流過(guò)電場(chǎng)的速度和浮力的關(guān)系中，都出現(xiàn)極值。以1984年12月29日的一組數(shù)據(jù)(見(jiàn)表2)為例，測(cè)試條件是：電水形成后15分鐘時(shí)開(kāi)始測(cè)量，水的溫度T=19.0±0.5℃；長(zhǎng)春市自來(lái)水。

測(cè)得的浮力和流速關(guān)系見(jiàn)圖1。從圖1知，電水的浮力比普通水的浮力增加了；電水浮力和水流過(guò)電場(chǎng)的速度的曲線上有極值；水流速度為0.46 m/s時(shí)，通過(guò)電場(chǎng)浮力變化最大。

3.電水表面張力系數(shù)的測(cè)定

測(cè)電水和普通水的表面張力用拉脫法，其設(shè)備是一臺(tái)焦氏秤。液體的表面張力系數(shù)為

m是所加砝碼質(zhì)量，g是重力加速度，L是“π”形絲的長(zhǎng)度，l是測(cè)定彈簧彈性系數(shù)時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量，x是液體表面張力使彈簧的伸長(zhǎng)量，并令上式中的K=mg/2Ll。

為了消除系統(tǒng)誤差，用同一臺(tái)表面張力分析儀器測(cè)定電水和普通水的表面張力系數(shù)，并保持水溫和環(huán)境穩(wěn)定。為了減少偶然誤差，用多次測(cè)量求平均值。共測(cè)八組數(shù)據(jù)，重復(fù)性較好，現(xiàn)選一組數(shù)據(jù)列于表3。

結(jié)果，電水比普通水表面張力系數(shù)增加的百分?jǐn)?shù)為4%±1%。

4.電水的浮力和電場(chǎng)頻率之間的關(guān)系

研究電水的浮力和電場(chǎng)頻率之間的關(guān)系，便于找到高效應(yīng)的電水所對(duì)應(yīng)的最佳電場(chǎng)頻率，給制造最佳狀態(tài)的電水器提供重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，并且可能對(duì)研究磁化水、電水的理論模型具有重要意義。實(shí)驗(yàn)表明，在某一頻率下出現(xiàn)最大的浮力值，說(shuō)明此時(shí)流過(guò)該頻率電場(chǎng)的水的分子的個(gè)數(shù)增加，可能是大分子集團(tuán)(H2o)n變成小的分子集團(tuán)。

實(shí)驗(yàn)用的振蕩穩(wěn)壓源是上海華東電子儀器廠制造的，輸出功率75W，該電源的電壓在實(shí)驗(yàn)時(shí)保持300V、600V和700V三個(gè)數(shù)值。改變頻率從0到15kHz，水流過(guò)電場(chǎng)的速度為0.16m/s，水溫12.0±0.3℃，用長(zhǎng)春市自來(lái)水和地下深井水。電水形成后20分鐘開(kāi)始測(cè)浮力。測(cè)試時(shí)間為1984年10月18日到1984年10月21日，重復(fù)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行六次，曲線都帶有極值。表4是在電壓600V下的一組數(shù)據(jù)。

浮力和電場(chǎng)頻率之間關(guān)系曲線見(jiàn)圖2。

5.電水時(shí)間效應(yīng)的測(cè)定

水被電場(chǎng)處理后，物理性質(zhì)發(fā)生變化所持續(xù)的時(shí)間稱為電水的時(shí)間效應(yīng)。對(duì)磁化水的時(shí)間效應(yīng)，國(guó)際、國(guó)內(nèi)有許多學(xué)者已研究過(guò)[4,5]。國(guó)內(nèi)對(duì)磁化水的時(shí)間效應(yīng)也意見(jiàn)不一，用布里淵散射方法測(cè)得的磁化水的時(shí)間效應(yīng)大約為30分鐘[3]，有的認(rèn)為更長(zhǎng)，并且時(shí)間長(zhǎng)短和溫度有關(guān)。關(guān)于電水的時(shí)間效應(yīng)國(guó)際、國(guó)內(nèi)還沒(méi)人專門研究過(guò)。

研究電水的時(shí)間效應(yīng)，主要為實(shí)際使用電水提供依據(jù)，譬如說(shuō)，知道電水在那個(gè)期間起作用，便可以解釋電水和物質(zhì)相互作用隨時(shí)間的變化情況。

用電水相對(duì)于普通水浮力變化大小，作為電水效應(yīng)好壞的標(biāo)準(zhǔn)。七次重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)表明，高頻電場(chǎng)處理的電水時(shí)間效應(yīng)較低頻高壓電場(chǎng)處理的電水時(shí)間效應(yīng)為長(zhǎng)。表5是高頻電場(chǎng)處理的電水測(cè)試數(shù)據(jù)。

測(cè)試條件：水流速v=0.745m/s；水溫T=18.0±0.3℃；電場(chǎng)頻率3.5MHz；用長(zhǎng)春市自來(lái)水。測(cè)試時(shí)間為1984年9月21日。電水的浮力和時(shí)間關(guān)系見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出，30-180min期間電水的浮力變化顯著，180min后曲線緩慢變化較長(zhǎng)一段時(shí)間。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

從實(shí)驗(yàn)可知，電水比普通水的浮力普遍增加，這表明電水的密度比普通水的密度大。我們認(rèn)為電場(chǎng)破壞了水分子集聚成的大分子集團(tuán)（cluster）的氫鍵[6]，同時(shí)水中雜質(zhì)的顆粒也可能變小。

實(shí)驗(yàn)上測(cè)得的浮力和水流過(guò)電場(chǎng)的速度關(guān)系曲線是有極值的，這一點(diǎn)和磁化水的情況相似[5]。這說(shuō)明，在電場(chǎng)等固定的條件下，對(duì)應(yīng)某一特定速度，電水效應(yīng)最好，這給制造電水器提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)上測(cè)得浮力和電場(chǎng)頻率之間的關(guān)系（見(jiàn)圖2），在某一頻率下曲線上出現(xiàn)極值。這可能是因?yàn)樵谠撾妶?chǎng)頻率下浮力變化大是從電場(chǎng)中吸收了能量，從而使水分子集團(tuán)(H 2 O)n中的氫鍵破壞。當(dāng)然，機(jī)理究竟是怎樣的，尚應(yīng)進(jìn)一步探討，但是本實(shí)驗(yàn)是有意義的。

從實(shí)驗(yàn)上測(cè)得的浮力和時(shí)間關(guān)系曲線看，浮力變化最大的范圍是在180min以內(nèi)。我們測(cè)得的磁化水浮力變化最大范圍是40min以內(nèi)；四川大學(xué)物理系周仲壁等同志用布里淵散射方法測(cè)得的磁化水，在40min以內(nèi)磁化效應(yīng)變化最大。磁化水和電水的時(shí)間效應(yīng)相比較，可以明顯看出，電水效應(yīng)變化大的范圍持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，是磁化水的4.5倍；電水效應(yīng)在峰值處變化0.2%，而磁化水效應(yīng)在峰值處變化是0.03%，顯然電水的效應(yīng)（峰值）是磁化水效應(yīng)（峰值）的七倍左右。這充分說(shuō)明電場(chǎng)處理水比磁場(chǎng)處理水密度變化大。我們?cè)谡{(diào)合水泥混凝土的實(shí)驗(yàn)中知道，電水調(diào)合的水泥混凝土比普通水調(diào)合的水泥混凝土增加強(qiáng)度25%左右，而用磁化水調(diào)合的水泥混凝土增加強(qiáng)度15%左右[5]，這也反映了電水效應(yīng)比磁化水效應(yīng)好。

至于電水時(shí)間效應(yīng)的機(jī)理問(wèn)題，特別是浮力變化大的范圍和緩慢變化范圍和水分子及水中雜質(zhì)儲(chǔ)能的時(shí)間長(zhǎng)短有何關(guān)系，還需要從實(shí)驗(yàn)和理論上進(jìn)一步研究。