以一定速度流過電場(特定電壓和頻率)的水簡稱為電水。電水的物理特性包括它的密度、粘滯度、表面張力、時間效應(yīng)、pH值和電導率等，以及上述各參量隨電場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(shù)、浮力，浮力隨電場頻率變化情況，電水的時間效應(yīng)。

目前，電水在世界上應(yīng)用已取得了顯著成果。例如，美國Worthington公司研制成靜電水除垢控制器，較好地解決了除垢問題。在過去四年里有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、肉類和家禽加工、煉油和冶煉重金屬所產(chǎn)生的污水。

我國也開始制造了電水器，并已付之于應(yīng)用。例如，長春市制帶廠用高頻電場處理水去除工業(yè)鍋爐水垢，連續(xù)十年不用添加化學藥劑，鍋爐沒有結(jié)垢，十年給國家節(jié)約十萬多元，同時還節(jié)約大量能源。我國又開拓了電水新的應(yīng)用途徑，把它用來調(diào)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處理，比用普通水浸泡沒加電場處理(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。國際和國內(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)好壞的標準是什么?這是十分重要的問題。我們從實驗上初步摸索到，電場處理過的水，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，來標定電水效應(yīng)的好壞。

浮力法。根據(jù)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(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。實驗用水是長春市自來水和深井水，測試時只要保證水溫和環(huán)境溫度穩(wěn)定，數(shù)百次實驗證實，電水浮力比普通水浮力增加，重復性規(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，即電場處理水的密度高于普通水的密度。

2.電水的浮力和水流過電場速度的關(guān)系

六次以上的測量均發(fā)現(xiàn)水流過電場的速度和浮力的關(guān)系中，都出現(xiàn)極值。以1984年12月29日的一組數(shù)據(jù)(見表2)為例，測試條件是：電水形成后15分鐘時開始測量，水的溫度T=19.0±0.5℃；長春市自來水。

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

3.電水表面張力系數(shù)的測定

測電水和普通水的表面張力用拉脫法，其設(shè)備是一臺焦氏秤。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”形絲的長度，l是測定彈簧彈性系數(shù)時彈簧的伸長量，x是液體表面張力使彈簧的伸長量，并令上式中的K=mg/2Ll。

為了消除系統(tǒng)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(shù)，并保持水溫和環(huán)境穩(wěn)定。為了減少偶然誤差，用多次測量求平均值。共測八組數(shù)據(jù)，重復性較好，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)增加的百分數(shù)為4%±1%。

4.電水的浮力和電場頻率之間的關(guān)系

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

實驗用的振蕩穩(wěn)壓源是上海華東電子儀器廠制造的，輸出功率75W，該電源的電壓在實驗時保持300V、600V和700V三個數(shù)值。改變頻率從0到15kHz，水流過電場的速度為0.16m/s，水溫12.0±0.3℃，用長春市自來水和地下深井水。電水形成后20分鐘開始測浮力。測試時間為1984年10月18日到1984年10月21日，重復性實驗進行六次，曲線都帶有極值。表4是在電壓600V下的一組數(shù)據(jù)。

浮力和電場頻率之間關(guān)系曲線見圖2。

5.電水時間效應(yīng)的測定

水被電場處理后，物理性質(zhì)發(fā)生變化所持續(xù)的時間稱為電水的時間效應(yīng)。對磁化水的時間效應(yīng)，國際、國內(nèi)有許多學者已研究過[4,5]。國內(nèi)對磁化水的時間效應(yīng)也意見不一，用布里淵散射方法測得的磁化水的時間效應(yīng)大約為30分鐘[3]，有的認為更長，并且時間長短和溫度有關(guān)。關(guān)于電水的時間效應(yīng)國際、國內(nèi)還沒人專門研究過。

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

用電水相對于普通水浮力變化大小，作為電水效應(yīng)好壞的標準。七次重復性的實驗表明，高頻電場處理的電水時間效應(yīng)較低頻高壓電場處理的電水時間效應(yīng)為長。表5是高頻電場處理的電水測試數(shù)據(jù)。

測試條件：水流速v=0.745m/s；水溫T=18.0±0.3℃；電場頻率3.5MHz；用長春市自來水。測試時間為1984年9月21日。電水的浮力和時間關(guān)系見圖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一段時間。

二、實驗結(jié)果的分析

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

實驗上測得的浮力和水流過電場的速度關(guān)系曲線是有極值的，這一點和磁化水的情況相似[5]。這說明，在電場等固定的條件下，對應(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驗依據(jù)。實驗上測得浮力和電場頻率之間的關(guān)系（見圖2），在某一頻率下曲線上出現(xiàn)極值。這可能是因為在該電場頻率下浮力變化大是從電場中吸收了能量，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(yīng)進一步探討，但是本實驗是有意義的。

從實驗上測得的浮力和時間關(guān)系曲線看，浮力變化最大的范圍是在180min以內(nèi)。我們測得的磁化水浮力變化最大范圍是40min以內(nèi)；四川大學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以內(nèi)磁化效應(yīng)變化最大。磁化水和電水的時間效應(yīng)相比較，可以明顯看出，電水效應(yīng)變化大的范圍持續(xù)時間較長，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。這充分說明電場處理水比磁場處理水密度變化大。我們在調(diào)合水泥混凝土的實驗中知道，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度25%左右，而用磁化水調(diào)合的水泥混凝土增加強度15%左右[5]，這也反映了電水效應(yīng)比磁化水效應(yīng)好。

至于電水時間效應(yīng)的機理問題，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)儲能的時間長短有何關(guān)系，還需要從實驗和理論上進一步研究。