Molécule d'eau
La molécule d’eau, de formule , est le constituant essentiel de l’eau pure. Celle-ci contient également des ions résultant de l’autoprotolyse de l’eau selon l’équation d'équilibre : H + OH (ou 2 HO + OH). L’eau pure n’est pas présente dans la nature et doit être obtenue par des processus physiques. Cette molécule a des propriétés complexes à cause de sa polarisation (voir la section Nature dipolaire). L’eau à pression ambiante (environ un bar) est gazeuse au-dessus de , solide en dessous de et liquide entre les deux. C’est là une particularité essentielle ; les autres composés proches ou apparentés (sulfure d’hydrogène, ammoniac et méthane) sont tous gazeux même à des températures bien plus basses. Variation de la pression atmosphérique avec l'altitude L’état solide de l’eau est la glace ; l’état gazeux est la vapeur d'eau. L’état de l’eau dépend des conditions de pression P et de température T. Il existe une situation unique (P,T) dans laquelle l’eau coexiste sous les trois formes solide, liquide, et gazeux ; cette situation est appelée « point triple de l’eau », elle a lieu à une température de () et une pression de . Les unités de température (degrés Celsius, kelvin) sont définies en prenant ce point triple de l’eau comme référence. La vitesse du son dans l’eau est de dans les conditions normales de température et de pression. La conductivité électrique de l'eau pure à est très faible : . L'eau pure est donc considérée comme un isolant électrique. La masse d’un litre d’eau à la température de était la première définition du kilogramme. Par approximation, on prend pour masse volumique de l’eau dans les conditions normales la valeur de , une tonne par mètre cube ou encore un kilogramme par litre (). La capacité thermique massique de l’eau est de dans les conditions normales de température et de pression. L’eau était utilisée comme étalon de chaleur dans d’anciens systèmes d’unités : la calorie (et la frigorie) quantifiait la chaleur à apporter pour augmenter d’un degré Celsius la température d’un gramme d’eau : soit .
