以一定速度流過(guò)電場(chǎng)(特定電壓和頻率)的水簡(jiǎn)稱(chēng)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、pH值和電導率等，以及上述各參量隨電場(chǎng)電壓和頻率變化的關(guān)系。本文主要用對比的方法，測定了電水的表面張力系數、浮力，浮力隨電場(chǎng)頻率變化情況，電水的時(shí)間效應。

目前，電水在世界上應用已取得了顯著(zhù)成果。例如，美國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，制造出第一臺電水器的是英國人。目前英國廣泛地用高頻電水處理造紙、印染、化纖制造、電鍍、肉類(lèi)和家禽加工、煉油和冶煉重金屬所產(chǎn)生的污水。

我國也開(kāi)始制造了電水器，并已付之于應用。例如，長(cháng)春市制帶廠(chǎng)用高頻電場(chǎng)處理水去除工業(yè)鍋爐水垢，連續十年不用添加化學(xué)藥劑，鍋爐沒(méi)有結垢，十年給國家節約十萬(wàn)多元，同時(shí)還節約大量能源。我國又開(kāi)拓了電水新的應用途徑，把它用來(lái)調制水泥混凝土，使強度比用普通水增加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)。國際和國內電水的應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。

反映電水效應好壞的標準是什么?這是十分重要的問(wèn)題。我們從實(shí)驗上初步摸索到，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間接測定液體密度變化的方法，來(lái)標定電水效應的好壞。

浮力法。根據阿基米德原理，測量某種液體(如電水)浮力的變化。因為浮力的大小和被測液體的密度成正比。

紫外光吸收法。因為紫外光在液體中被吸收的強和弱與單位光程內吸收分子的數目成正比，亦即和液體的密度成正比。

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

一、實(shí)驗

1.電水浮力的測定

用自制電水器形成電水，用精度為0.1mg的電光天平測定電水和普通水的浮力。實(shí)驗用水是長(cháng)春市自來(lái)水和深井水，測試時(shí)只要保證水溫和環(huán)境溫度穩定，數百次實(shí)驗證實(shí)，電水浮力比普通水浮力增加，重復性規律較好?，F選四組數據列于表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

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

測得的浮力和流速關(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(xiàn)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.電水表面張力系數的測定

測電水和普通水的表面張力用拉脫法，其設備是一臺焦氏秤。液體的表面張力系數為

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

為了消除系統誤差，用同一臺表面張力分析儀器測定電水和普通水的表面張力系數，并保持水溫和環(huán)境穩定。為了減少偶然誤差，用多次測量求平均值。共測八組數據，重復性較好，現選一組數據列于表3。

結果，電水比普通水表面張力系數增加的百分數為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，便于找到高效應的電水所對應的最佳電場(chǎng)頻率，給制造最佳狀態(tài)的電水器提供重要的實(shí)驗依據，并且可能對研究磁化水、電水的理論模型具有重要意義。實(shí)驗表明，在某一頻率下出現最大的浮力值，說(shuō)明此時(shí)流過(guò)該頻率電場(chǎng)的水的分子的個(gè)數增加，可能是大分子集團(H2o)n變成小的分子集團。

實(shí)驗用的振蕩穩壓源是上海華東電子儀器廠(chǎng)制造的，輸出功率75W，該電源的電壓在實(shí)驗時(shí)保持300V、600V和700V三個(gè)數值。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(cháng)春市自來(lái)水和地下深井水。電水形成后20分鐘開(kāi)始測浮力。測試時(shí)間為1984年10月18日到1984年10月21日，重復性實(shí)驗進(jìn)行六次，曲線(xiàn)都帶有極值。表4是在電壓600V下的一組數據。

浮力和電場(chǎng)頻率之間關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

5.電水時(shí)間效應的測定

水被電場(chǎng)處理后，物理性質(zhì)發(fā)生變化所持續的時(shí)間稱(chēng)為電水的時(shí)間效應。對磁化水的時(shí)間效應，國際、國內有許多學(xué)者已研究過(guò)[4,5]。國內對磁化水的時(shí)間效應也意見(jiàn)不一，用布里淵散射方法測得的磁化水的時(shí)間效應大約為30分鐘[3]，有的認為更長(cháng)，并且時(shí)間長(cháng)短和溫度有關(guān)。關(guān)于電水的時(shí)間效應國際、國內還沒(méi)人專(zhuān)門(mén)研究過(guò)。

研究電水的時(shí)間效應，主要為實(shí)際使用電水提供依據，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。

用電水相對于普通水浮力變化大小，作為電水效應好壞的標準。七次重復性的實(shí)驗表明，高頻電場(chǎng)處理的電水時(shí)間效應較低頻高壓電場(chǎng)處理的電水時(shí)間效應為長(cháng)。表5是高頻電場(chǎng)處理的電水測試數據。

測試條件：水流速v=0.745m/s；水溫T=18.0±0.3℃；電場(chǎng)頻率3.5MHz；用長(cháng)春市自來(lái)水。測試時(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(zhù)，180min后曲線(xiàn)緩慢變化較長(cháng)一段時(shí)間。

二、實(shí)驗結果的分析

從實(shí)驗可知，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。我們認為電場(chǎng)破壞了水分子集聚成的大分子集團（cluster）的氫鍵[6]，同時(shí)水中雜質(zhì)的顆粒也可能變小。

實(shí)驗上測得的浮力和水流過(guò)電場(chǎng)的速度關(guān)系曲線(xiàn)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，對應某一特定速度，電水效應最好，這給制造電水器提供了實(shí)驗依據。實(shí)驗上測得浮力和電場(chǎng)頻率之間的關(guān)系（見(jiàn)圖2），在某一頻率下曲線(xiàn)上出現極值。這可能是因為在該電場(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(H 2 O)n中的氫鍵破壞。當然，機理究竟是怎樣的，尚應進(jìn)一步探討，但是本實(shí)驗是有意義的。

從實(shí)驗上測得的浮力和時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)看，浮力變化最大的范圍是在180min以?xún)?。我們測得的磁化水浮力變化最大范圍是40min以?xún)?；四川大學(xué)物理系周仲壁等同志用布里淵散射方法測得的磁化水，在40min以?xún)却呕兓畲?。磁化水和電水的時(shí)間效應相比較，可以明顯看出，電水效應變化大的范圍持續時(shí)間較長(cháng)，是磁化水的4.5倍；電水效應在峰值處變化0.2%，而磁化水效應在峰值處變化是0.03%，顯然電水的效應（峰值）是磁化水效應（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。我們在調合水泥混凝土的實(shí)驗中知道，電水調合的水泥混凝土比普通水調合的水泥混凝土增加強度25%左右，而用磁化水調合的水泥混凝土增加強度15%左右[5]，這也反映了電水效應比磁化水效應好。

至于電水時(shí)間效應的機理問(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)儲能的時(shí)間長(cháng)短有何關(guān)系，還需要從實(shí)驗和理論上進(jìn)一步研究。