Jeziora - artykuły
Dodano: 13 maja 2004
- Budowa cząsteczki
- Stany skupienia
- Objętość, temperatura
- Ciepło
- Napięcie powierzchniowe
- Zwilżalność
- Lepkość
Budowa cząsteczki wody
Cząsteczka wody składa się z dwóch, niesymetrycznie rozmieszczonych wodorów (H) i jednego tlenu (O). Wzór chemiczny to H2O. Stosunek wagowy wodoru do tlenu wynosi 11,2 : 88,8. Jednoimienne ładunki powodują, że wodory odpychają się i kąt między nimi wynosi nie 90°, jak w przypadku większości związków chemicznych, a 105°. Wiązania pomiędzy atomami wodoru i tlenu są wiązaniami kowalencyjnymi. Do ich przerwania potrzeba stosunkowo dużo energii. Właściwość ta, przejawia się w stosunkowo wysokiej temperaturze wrzenia i topnienia.
Pojedyncza cząsteczka wody nazywana jest często dipolem. Łącząc się ze sobą, w wyniku asocjacji, dipole tworzą dihydrydy, trihydrydy, a w konsekwencji ogromne aglomeraty, które wypełniają misę jeziora.
Trzy stany skupienia
W środowisku naturalnym woda występuje w trzech postaciach: gazu - pary wodnej, lodu i cieczy. Dzięki zmianom temperatury możliwe jest przechodzenie pomiędzy tymi stanami:
Dzięki tym trzem różnym postaciom, możliwy jest obieg wody między lądami i morzami. Część wody paruje i tworzy chmury, poczym skrapla się i w postaci opadów atmosferycznych trafia na powierzchnię lądu. Niewielkie jej ilości są retencjonowane - magazynowane (gleba, jeziora, lód, zbiorniki zaporowe), a reszta spływa ciekami do mórz i oceanów.
Objętość, a temperatura
Wraz ze spadkiem temperatury gęstość większości substancji rośnie, a ich objętość maleje. W przypadku wody występuje pewna anomalia. Największą gęstość, 1g/dm3 woda osiąga w temperaturze 3,98°C, a nie jak można przypuszczać w najniższej temperaturze, to jest na granicy woda - lód. 0°C to temperatura, w której gęstość skokowo maleje z 0,999g/dm3 do 0,916g/dm3 (gęstość lodu). Gęstość lodu woda osiąga ponownie w temperaturze 30°C.
Zmiana temperatury o 1°C wniskich zakresach temperatur (4 - 8°C) powoduje małe zmiany gęstości, natomiast w wyższych (od około 12°C) znaczne.
Cecha ta jest niezwykle ważna dla zbiornika wodnego. Ma to wpływ na stabilność mas wodnych. Wody o temperaturze 4 - 10°C mogą być łatwo przemieszane prze wiatr, gdyż różnice gęstości między nimi są niewielkie. Powyżej 20°C układ jest już bardzo stabilny. Ta właściwość wody, umożliwia również przeżycie wielu organizmom podczas mro·nych zimowych dni. Gęsta, a zatem "ciężka" woda, która ma temperaturę zbliżoną do 4°C zalega przy dnie. Chłodniejsze i lżejsze wody utrzymują się przy powierzchni. Gdy temperatura powietrza spadnie poniżej 0°C woda zamarza. Heksagonalna struktura lodu powoduje, że ma on mniejszą gęstość od wody, a co za tym idzie utrzymuje się na jej powierzchni, nie powodując ochładzania głębszych partii jeziora. Tworzy się wówczas tak zwane uwarstwienie - stratyfikacja (to zjawisko opisane zostanie dokładniej w dalszych częściach artykułu). Podobnie rzecz ma się latem, kiedy powierzchniowe warstwy wody ogrzewane są promieniami słonecznymi. Ich temperatura jest znacznie większa od 4°C, a ich gęstość jest mniejsza od warstw przydennych.
Ciepło właściwe
Jest to ilość ciepła jaką należy dostarczyć aby podwyższyć temperaturę 1g substancji o 1°C. Woda, obok ciekłego litu i wodoru ma najwyższą wartość ciepła właściwego. Mówiąc prościej, oznacza to, że jest stosunkowo złym przewodnikiem ciepła. Wolno ogrzewa się i wolno ochładza. Często, gdy kąpiemy się letnimi wieczorami, powietrze jest już chłodne, a woda w jeziorze wydaje się być cieplejsza niż w czasie słonecznego dnia. Wtedy właśnie rozpoczyna się proces oddawania ciepła przez jezioro i ogrzewania powietrza.
Właściwość ta, jest niezwykle istotna dla nas i dla naszego klimatu. W regionach gdzie jest dużo jezior mają one ogromy wpływ na temperaturę powietrza. Podobnie zachowują się morza i oceany. Ogrzewają lub ochładzają prądy powietrza, które kształtują klimat nad całymi kontynentami.
Napięcie powierzchniowe
Cząsteczka cieczy, znajduje się pod nieustannym wpływem, innych otaczających ją cząsteczek. Każda ilość (objętość) wody dąży do przyjęcia kształtu kuli. Istnieje dążność do ściągania cząsteczek z powierzchni do środka. Najlepszym przykładem tego jest spadająca kropla, która ma kształt kulisty.
Na powierzchni zbiornika wodnego tworzy się swoistego rodzaju "błonka", po której mogą ślizgać się owady (np. nartniki), czy utrzymywać na niej drobne rośliny.
Tą właściwość wody wykorzystują również organizmy żyjące pod wodą. Chrząszcze wodne oddychające powietrzem atmosferycznym podpływają pod powierzchnię i dzięki napięciu powierzchniowemu przyczepiają się odwłokiem do "błonki". W tej pozycji odpoczywają i czerpią powietrze, które magazynują pod twardymi pokrywami skrzydeł.
Innym przykładem, doskonale obrazującym tą cechę wody są larwy komarów, które całe życie spędzają zawieszone głową do dołu, tuż pod powierzchnią. Umożliwia im to swobodne oddychanie, a w momencie przeobrażenia w stadium dorosłego owada (imago), start z tafli zbiornika. Poza komarami, zjawisko napięcia powierzchniowego ma ogromne znaczenie w cyklu rozwojowym jętek. Samice tych owadów składają jaja bezpośrednio do wody, poczym "odbijają" się od powierzchni i lecą w inne miejsce.
Jak zatem widać życie wielu organizmów zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych byłoby niemożliwe, gdyby nie ta właściwość wody.
Zwilżalność
Podczas kontaktu wody z ciałami stałymi, zachodzą dwa rodzaje oddziaływań. Działają siły kochezji i adchezji. W zależności od tego, która z sił jest większa, obserwujemy w naczyniu cylindrycznym menisk wklęsły (gdy siły oddziaływania między cząsteczkami wody są słabsze od sił działających między cieczą a ciałem stałym) lub menisk wypukły (gdy siły między cząsteczkami wody przeważają nad siłami działającymi na granicy ciecz - ciało stałe).
Można zastanawiać się: gdzie to zjawisko występuje w środowisku naturalnym? Otóż przykład jest bardzo prosty. Dzięki temu zwilżane są wszystkie przedmioty mające kontakt z wodą, chociażby brzegi jezior, rzek i mórz. Pomaga to wodzie wciskać się między ziarna piasku i migrować w głąb lądu, nawilżając brzegi. Daje to możliwość rozwoju roślinności i egzystencji wielu gatunków zwierząt.
Obecność i intensywność tego zjawiska, zależy oczywiście od wielu czynników, między innymi od rodzaju podłoża, wilgotności podłoża i powietrza, składu chemicznego wody itp.
Lepkość
Zjawisko to, jest najbardziej widoczne w ciekach wodnych. Można zaobserwować dwa rodzaje ruchów wody: turbulętny i laminarny.
Turbulentny ruch wody polega na chaotycznym poruszaniu się cząsteczek wody we wszystkich kierunkach. Laminarny zaś, na równoległym przemieszczaniu, ślizganiu się po sobie warstw wody w jednym kierunku - zgodnym z kierunkiem płynięcia cieku. W zależności od stopnia lepkości cieczy, warstwy poruszają się szybciej lub wolniej. Ma to bezpośredni wpływ na szybkość płynięcia rzeki i tworzenie się zawirowań.
W jeziorze lepkość wody wpływa na efektywność ruchów wody, a co za tym idzie na stopień mieszania się zbiornika (będzie to dokładnie opisane w dalszych częściach artykułu).
Jak zatem widać, "anomalne" właściwości wody mają ogromne znaczenie dla środowiska naturalnego i dla nas samych. Mam nadzieję że udało mi się przypomnieć najważniejsze cechy tej "cudownej substancji", bez której życie nie byłoby możliwe.
Wróć do listy artykułów
- Stany skupienia
- Objętość, temperatura
- Ciepło
- Napięcie powierzchniowe
- Zwilżalność
- Lepkość
Budowa cząsteczki wody
Cząsteczka wody składa się z dwóch, niesymetrycznie rozmieszczonych wodorów (H) i jednego tlenu (O). Wzór chemiczny to H2O. Stosunek wagowy wodoru do tlenu wynosi 11,2 : 88,8. Jednoimienne ładunki powodują, że wodory odpychają się i kąt między nimi wynosi nie 90°, jak w przypadku większości związków chemicznych, a 105°. Wiązania pomiędzy atomami wodoru i tlenu są wiązaniami kowalencyjnymi. Do ich przerwania potrzeba stosunkowo dużo energii. Właściwość ta, przejawia się w stosunkowo wysokiej temperaturze wrzenia i topnienia.
Pojedyncza cząsteczka wody nazywana jest często dipolem. Łącząc się ze sobą, w wyniku asocjacji, dipole tworzą dihydrydy, trihydrydy, a w konsekwencji ogromne aglomeraty, które wypełniają misę jeziora.
Trzy stany skupienia
W środowisku naturalnym woda występuje w trzech postaciach: gazu - pary wodnej, lodu i cieczy. Dzięki zmianom temperatury możliwe jest przechodzenie pomiędzy tymi stanami:
- parowanie - przejście cieczy w parę
- wrzenie - parowanie z całej powierzchni,
- sublimacja - przejście lodu w parę,
- skraplanie - przejście pary w ciecz,
- krzepnięcie - przejście cieczy w lód,
- topnienie - przejście lodu w ciecz.
Dzięki tym trzem różnym postaciom, możliwy jest obieg wody między lądami i morzami. Część wody paruje i tworzy chmury, poczym skrapla się i w postaci opadów atmosferycznych trafia na powierzchnię lądu. Niewielkie jej ilości są retencjonowane - magazynowane (gleba, jeziora, lód, zbiorniki zaporowe), a reszta spływa ciekami do mórz i oceanów.
Objętość, a temperatura
Wraz ze spadkiem temperatury gęstość większości substancji rośnie, a ich objętość maleje. W przypadku wody występuje pewna anomalia. Największą gęstość, 1g/dm3 woda osiąga w temperaturze 3,98°C, a nie jak można przypuszczać w najniższej temperaturze, to jest na granicy woda - lód. 0°C to temperatura, w której gęstość skokowo maleje z 0,999g/dm3 do 0,916g/dm3 (gęstość lodu). Gęstość lodu woda osiąga ponownie w temperaturze 30°C.
Zmiana temperatury o 1°C wniskich zakresach temperatur (4 - 8°C) powoduje małe zmiany gęstości, natomiast w wyższych (od około 12°C) znaczne.
Cecha ta jest niezwykle ważna dla zbiornika wodnego. Ma to wpływ na stabilność mas wodnych. Wody o temperaturze 4 - 10°C mogą być łatwo przemieszane prze wiatr, gdyż różnice gęstości między nimi są niewielkie. Powyżej 20°C układ jest już bardzo stabilny. Ta właściwość wody, umożliwia również przeżycie wielu organizmom podczas mro·nych zimowych dni. Gęsta, a zatem "ciężka" woda, która ma temperaturę zbliżoną do 4°C zalega przy dnie. Chłodniejsze i lżejsze wody utrzymują się przy powierzchni. Gdy temperatura powietrza spadnie poniżej 0°C woda zamarza. Heksagonalna struktura lodu powoduje, że ma on mniejszą gęstość od wody, a co za tym idzie utrzymuje się na jej powierzchni, nie powodując ochładzania głębszych partii jeziora. Tworzy się wówczas tak zwane uwarstwienie - stratyfikacja (to zjawisko opisane zostanie dokładniej w dalszych częściach artykułu). Podobnie rzecz ma się latem, kiedy powierzchniowe warstwy wody ogrzewane są promieniami słonecznymi. Ich temperatura jest znacznie większa od 4°C, a ich gęstość jest mniejsza od warstw przydennych.
Ciepło właściwe
Jest to ilość ciepła jaką należy dostarczyć aby podwyższyć temperaturę 1g substancji o 1°C. Woda, obok ciekłego litu i wodoru ma najwyższą wartość ciepła właściwego. Mówiąc prościej, oznacza to, że jest stosunkowo złym przewodnikiem ciepła. Wolno ogrzewa się i wolno ochładza. Często, gdy kąpiemy się letnimi wieczorami, powietrze jest już chłodne, a woda w jeziorze wydaje się być cieplejsza niż w czasie słonecznego dnia. Wtedy właśnie rozpoczyna się proces oddawania ciepła przez jezioro i ogrzewania powietrza.
Właściwość ta, jest niezwykle istotna dla nas i dla naszego klimatu. W regionach gdzie jest dużo jezior mają one ogromy wpływ na temperaturę powietrza. Podobnie zachowują się morza i oceany. Ogrzewają lub ochładzają prądy powietrza, które kształtują klimat nad całymi kontynentami.
Napięcie powierzchniowe
Cząsteczka cieczy, znajduje się pod nieustannym wpływem, innych otaczających ją cząsteczek. Każda ilość (objętość) wody dąży do przyjęcia kształtu kuli. Istnieje dążność do ściągania cząsteczek z powierzchni do środka. Najlepszym przykładem tego jest spadająca kropla, która ma kształt kulisty.
Na powierzchni zbiornika wodnego tworzy się swoistego rodzaju "błonka", po której mogą ślizgać się owady (np. nartniki), czy utrzymywać na niej drobne rośliny.
Tą właściwość wody wykorzystują również organizmy żyjące pod wodą. Chrząszcze wodne oddychające powietrzem atmosferycznym podpływają pod powierzchnię i dzięki napięciu powierzchniowemu przyczepiają się odwłokiem do "błonki". W tej pozycji odpoczywają i czerpią powietrze, które magazynują pod twardymi pokrywami skrzydeł.
Innym przykładem, doskonale obrazującym tą cechę wody są larwy komarów, które całe życie spędzają zawieszone głową do dołu, tuż pod powierzchnią. Umożliwia im to swobodne oddychanie, a w momencie przeobrażenia w stadium dorosłego owada (imago), start z tafli zbiornika. Poza komarami, zjawisko napięcia powierzchniowego ma ogromne znaczenie w cyklu rozwojowym jętek. Samice tych owadów składają jaja bezpośrednio do wody, poczym "odbijają" się od powierzchni i lecą w inne miejsce.
Jak zatem widać życie wielu organizmów zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych byłoby niemożliwe, gdyby nie ta właściwość wody.
Zwilżalność
Podczas kontaktu wody z ciałami stałymi, zachodzą dwa rodzaje oddziaływań. Działają siły kochezji i adchezji. W zależności od tego, która z sił jest większa, obserwujemy w naczyniu cylindrycznym menisk wklęsły (gdy siły oddziaływania między cząsteczkami wody są słabsze od sił działających między cieczą a ciałem stałym) lub menisk wypukły (gdy siły między cząsteczkami wody przeważają nad siłami działającymi na granicy ciecz - ciało stałe).
Można zastanawiać się: gdzie to zjawisko występuje w środowisku naturalnym? Otóż przykład jest bardzo prosty. Dzięki temu zwilżane są wszystkie przedmioty mające kontakt z wodą, chociażby brzegi jezior, rzek i mórz. Pomaga to wodzie wciskać się między ziarna piasku i migrować w głąb lądu, nawilżając brzegi. Daje to możliwość rozwoju roślinności i egzystencji wielu gatunków zwierząt.
Obecność i intensywność tego zjawiska, zależy oczywiście od wielu czynników, między innymi od rodzaju podłoża, wilgotności podłoża i powietrza, składu chemicznego wody itp.
Lepkość
Zjawisko to, jest najbardziej widoczne w ciekach wodnych. Można zaobserwować dwa rodzaje ruchów wody: turbulętny i laminarny.
Turbulentny ruch wody polega na chaotycznym poruszaniu się cząsteczek wody we wszystkich kierunkach. Laminarny zaś, na równoległym przemieszczaniu, ślizganiu się po sobie warstw wody w jednym kierunku - zgodnym z kierunkiem płynięcia cieku. W zależności od stopnia lepkości cieczy, warstwy poruszają się szybciej lub wolniej. Ma to bezpośredni wpływ na szybkość płynięcia rzeki i tworzenie się zawirowań.
W jeziorze lepkość wody wpływa na efektywność ruchów wody, a co za tym idzie na stopień mieszania się zbiornika (będzie to dokładnie opisane w dalszych częściach artykułu).
Jak zatem widać, "anomalne" właściwości wody mają ogromne znaczenie dla środowiska naturalnego i dla nas samych. Mam nadzieję że udało mi się przypomnieć najważniejsze cechy tej "cudownej substancji", bez której życie nie byłoby możliwe.
