在我們的日常生活中，空氣和水看起來是那么的平常：擰開水龍頭就會有水嘩嘩地流出來，而空氣更是無處不在。因此很多人就會問：對水和空氣進行大量的研究值得嗎？
空氣和水的確很常見，但這并不意味著它們不重要。酷熱的夏天，如果幾個星期不下雨，城市的空氣中就會彌漫著一股難聞的氣味，人們會感到不舒服，這時，大家就會意識到空氣和水對地球上的生命有多重要了。沒有食物人類大約可以生存一個星期，可是如果沒有水，人類只能支撐幾天。而如果沒有空氣，人類會在15分鐘內死亡！
數百年前，許多學者就對這兩種物質充滿了好奇，并試圖弄清它們的基本構成及其性質。為了讓讀者對空氣和水有深入的了解，本書講述了有關這兩種物質很多新鮮有趣的知識。另外，還向我們展示了空氣與水在自然界不同領域中的作用，并描述了空氣和水與人類生活的密切聯系。
此外，這本書還告訴我們，人類是如何利用空氣和水所產生的能量，給生活帶來了便利，以及如何不折不撓地探索、尋求充分利用它們的新方法。
回顧歷史
地球誕生時就有了空氣嗎？
地球上的水是從哪里來的？
地球上最早的生命誕生于水中嗎？
沒有了空氣和水，還會有生命嗎？
在古代，空氣和水意味著什么？
空氣和水的重要特性
空氣由哪些物質構成？
空氣有重量嗎？
空氣可以被壓縮嗎？
世界上第一臺抽水泵
水是由什么組成的？
水的物態
為什么湖水不會從底部開始結冰？
冬天水管為什么會破裂？
水有膜嗎？
飄浮的回形針
漂浮的回形針
肥皂是怎樣起作用的？
自然界中的空氣與水
宇宙中也有空氣嗎？
知名的臭氧空洞
什么是氣壓？
其他星球上的空氣和水
我們能感受到氣壓嗎？
怎樣測量氣壓？
為什么濕衣服會變干？
空氣、水玉天氣的關系
酸雨是怎樣形成的？
我們為什么要節約用水？
日常生活中的空氣與水
我們為什么需要呼吸氧氣？
植物也要呼吸嗎？
植物的呼吸
樹木如何吸收水分？
什么是富營養化？
水滴中的生命
怎樣凈化污水？
有液態空氣存在嗎？
怎樣將空氣中的氮轉化成
植物可吸收的肥料？
氫氣將會取代汽油嗎？
根瘤菌
什么是蒸餾水？
水力和風力
誰發明了帆船？
水輪是怎樣工作的？
飛翔、飄浮、潛水
什么是風力發電站？
風箏為什么能飛起來？
阿基米德是誰？
潛艇為什么能下潛上浮？
氣球可以飛多高？
什么是帕斯卡定律？
蒸汽機是怎樣運行的？
名詞索引
空氣和水的重要特性
空氣由哪些物質構成？
空氣是由許多無色、無味的氣體混合而成的。和地球上的其他物質一樣，這些氣體也是由無數極小的原子、分子構成的。固體的分子之間結合的較為緊密，而氣體的分子不受約束，它們十分活躍，不停地進行著無規則的運動。
遠古時代，空氣曾被認為是一種簡單的物質，隨著人們對空氣的逐漸了解才發現它的組成十分復雜。空氣主要組成成分是氮氣、氧氣和二氧化碳。除此之外，空氣中還包含1600多種微量氣體，這其中最重要的是稀有氣體——氬氣、氖氣、氦氣、氪氣和氙氣。另外，空氣中還有大量的水蒸氣和無數的塵埃，僅僅1立方米的干燥空氣中就有15萬個小塵埃！
氮氣是空氣中含量最高的氣體，約占78%，將近4/5，而氧氣在空氣中只占21%，還不足1/4。但地球上的生物能直接從空氣中吸收氧氣，而不是含量高的氮氣。
雖然二氧化碳在空氣中只占0.03%，但卻十分重要，綠色植物需要它來進行光合作用。在進行光合作用時，植物將空氣中二氧化碳和水轉化為葡萄糖并釋放出氧氣。所以說，如果沒有二氧化碳，地球上連一棵草、一片樹葉都不會存在。
空氣有重量嗎？
三百多年前，意大利科學家伽利略（1564—1642）就開始探索空氣是否也有重量。為此他設計了一個實驗：首先他把一個防水、不透氣的皮袋灌滿水，然后把它和一個結實的空瓶子嘴對嘴地連在一起。皮袋的形狀和瓶子差不多，但容積只有瓶子的3/4。接著伽利略把皮袋的口噴濕，皮袋口就會收縮，并緊緊地包裹住瓶口。這時伽利略把皮袋里的水擠進瓶里，然后他把空皮袋卷起來綁在瓶口上。原來滿是空氣的瓶子里現在3/4是水，空氣都被擠在瓶子上部，占總體積的1/4（注：此時的空氣是壓縮空氣）。伽利略稱了一下總重量，然后取下皮袋。這時，被壓縮的空氣立刻恢復原狀，部分逃離出瓶子。也就是說，此時瓶中的空氣是正常壓力下的空氣，而不再是壓縮空氣。隨后伽利略又重新把空皮袋固定在瓶口上，再一次地稱了整體的重量。實驗結果讓伽利略非常驚訝：第一次的重量比第二次的要大。由此伽利略得出結論：空氣也是有重量的。
幾十年后，馬德堡市市長、自然科學家奧托·格里克（1602—1686）也證實了空氣是有重量的。他解釋說：“如果空氣沒有重量，大氣層就會馬上脫離地球。”這樣解釋比較合理，因為凡是有質量的物體，都受地球引力的作用。從那時起人們才認識到空氣與液體、固體一樣，都是客觀存在的物質。
空氣可以被壓縮嗎？
空氣是由無數氣體分子組成的，而且這些分子不斷地進行著無規則的運動，所以分子間經常相互碰撞又彈開。固體和液體中的分子是相互吸引的，與之相反，空氣中的分子卻相互排斥。也恰恰是由于這個原因，空氣才會四處飄散，并均勻的分布，所以即使是很小的空間也會被空氣填滿。但在外力的作用下空氣也是可以被壓縮的，當外力消除時，它又會馬上擴散開來。據考證，希臘建筑師克特西比烏斯·亞歷山大是世界上第一個認識到這一點的人。2000多年前，亞歷山大做過這樣一個小實驗：把空氣裝入一個封閉的汽缸里，并用活塞進行擠壓，空氣在外力的作用下體積就會變小，可一旦外力消失，空氣會馬上恢復原樣。
通過自行車的打氣筒，我們可以很直觀地驗證空氣的這種性質。當我們把打氣筒的把手向上提起時，空氣就從下部的開口處進入打氣筒內，然后把排氣閥堵住，并使出全力向下壓把手，這時，打氣筒內的空氣就被壓縮了。隨后突然松開把手，我們可以看到，把手被彈了回來。這是因為打氣筒內的空氣在沒有壓力的情況下，又重新擴散開來。
……
