teremt

Easy Science

A víz és általában a világ összes vízkészlete ma már elengedhetetlen, de a 21. század előrehaladtával ezek válhatnak a túlélés és a fenntartható fejlődés egyetlen eszközévé.

Nyilvánvalóan a víz egy rendkívül egyszerű folyadék, amelynek molekulája (H2O) két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll, amelyek viszont nagyon egyszerű elemek, így a víz kémiai szerkezete valóban nagyon egyszerűnek tűnik. Másrészt a víz a Földön a legelterjedtebb anyag, és csak ez található bolygónkon, egyidejűleg, a három állapotban, folyékony, szilárd és gáznemű.

Ez már ritka tulajdonság, de ha egy kicsit elmélyülünk a „víz dolgaiban”, akkor találunk olyan szempontokat, amelyek miatt ez az elem az élet számára elengedhetetlen folyadék, annak ellenére, hogy viselkedése gyakran meglehetősen különbözik attól, amit lehet „normális” folyadéknak tekinthető. Valójában a víz összetételében, felépítésében és viselkedésében jelenleg több tucat anomália ismert. Az egyik ilyen rendellenesség, amely egyébként nagyon hasznos, az a tény, hogy maximális sűrűsége 4 ° C hőmérsékleten fordul elő, aminek köszönhetően a halak és sok más élőlény életben maradhat a folyókban, tengerekben vagy fagyott tavakban, mivel a jég lebeg felületén, míg alján folyékony víz marad.

Normál légköri nyomáson (1013 millibár vagy 760 mm higany) a tiszta víz olvadáspontja 0 ° C, a hatszögletű rendszerben kristályosodik, hó vagy jég formájában jelenik meg, amelyek ugyanazon dolog két aspektusa; amikor megfagy, megnő a térfogata, így sűrűsége jégként kisebb, mint a folyékony vízé, így lebeg rajta.

Mint mondtuk, a víz maximális sűrűségét 4 ° C hőmérsékleten éri el, sűrűsége 1 gramm/köbcentiméter, hőteljesítménye pedig nagyon magas, fajlagos hője 1 kalória/gramm, ennek köszönhetően a víz nagy mennyiségű hőt képes elnyelni vagy leadni, anélkül, hogy hőmérséklet-változásokat tapasztalna, ami nagy hatással van bolygónk éghajlatára, ahol az óceánokban a nagy víztömegek felmelegedése és lehűlése hosszabb ideig tart, mint a föld talaja, így fontos szerepet játszik a földi éghajlatban.

A víz párolgásának vagy kondenzációjának látens hője, vagyis a folyadékból gőzzé vagy gőzből folyadékká váláshoz szükséges energia 540 kalória/gramm (cal/g), és a víz fagyasztásának vagy olvadásának látens hője a folyadéktól szilárdvá vagy szilárdból folyadékká váláshoz szükséges energia 80 cal/g. Mindkét érték kivételesen magasnak és kivételesen hasznosnak bizonyul, amikor felhőket kell kialakítani, feltölteni energiával, és ezt a vizet és az energiát a bolygó egyik területéről a másikra szállítani.

Egy másik példa arra, hogy milyen ritka a víz viselkedése (szennyeződések nélkül), az a tény, hogy folyékony állapotban és fagyás nélkül rendkívül alacsony hőmérsékletet érhet el, és egy növény belsejében folyékony állapotban maradva elérheti a -47 ° C-ot. és a laboratóriumban elérheti a -92 ° C-ot, anélkül, hogy a víz valaha is megfagyna; Ezek minden bizonnyal metastabil állapotok, vagyis a rendszer állapotai, amelyek látszólagos egyensúlyban vannak, de ezek a környezetük bármilyen apró módosításával szemben stabilabb állapotba kerülnek, de bár ez nem történik meg, a természet előnye.

A kezdetektől fogva, egyszerűen figyelve a megjelenését, senki sem mondaná, hogy a folyékony víz, a jég és a vízgőz ugyanaz, ugyanaz az anyag. Valóban, ha összehasonlítunk egy olyan vízesést, mint egy vízesés, egy gleccser vagy egy havas hegycsúcs, azt gondolhatnánk, hogy ezek különböző dolgok. Pedig gyakorlatilag ugyanaz a molekuláris kémiai összetétel, ugyanazok a vízmolekulák hidrogénnel és oxigénnel, "szinte csak" a végső megjelenésüket változtatják.

A 18. századig azt hitték, hogy a víz önmagában is egyetlen elem, és Cavendish angol vegyész volt az, aki levegő és hidrogén elégetésével nyert vizet; Ennek a kísérletnek az eredményeit azonban csak évekkel később értelmezték, amikor Lavoisier végérvényesen arra a következtetésre jutott, hogy a víz nem egyszerű elem, hanem két egyszerű elemből, oxigénből és hidrogénből álló vegyület.

Mint mondták, a víz elengedhetetlen az élethez; Valójában, amikor az ember megpróbálja megtalálni az életet az űrben, a Naprendszerünk bármelyik bolygóján vagy a rendszerünkön kívüli exobolygókon, akkor először olyan vizet vagy lábnyomokat keres, amelyekből arra lehet következtetni, hogy legalább volt ott víz, valaha.

Az igazság az, hogy annak ellenére, hogy elengedhetetlen és rendkívül gazdag elem, amely szinte mindenütt jelen van, szinte minden élõ vagy élõ lény és tárgy része, ennek ellenére mondom, bolygónk sok és nagy területén ritka, és sajnos az emberek milliói számára szűkös az egész világon.

A vízzel kapcsolatos természeti katasztrófák, mint például aszályok, áradások, trópusi viharok, szökőárak stb., Hatalmas hatással vannak bolygónk mindennapi életére. Ezekben a szempontokban nagy jelentőségű a víz megjelenési formája. Tudjuk, hogy folyékony formában ennek az elemnek a hiánya vagy túlzott jelenléte jó néhány problémát okoz számunkra, mivel az aszály rendszeresen sok országot sújt, köztük a bolygó legszegényebbjeit, másrészt az áradások nagy károkat okoznak, néha ugyanazokban az országokban. Ezek a folyékony fázisú vízhiányok vagy -feleslegek káros vonatkozásai alapvetően az éghajlathoz és a meteorológiához kapcsolódnak, és ha kiterjesztjük a szilárd fázisra, hó vagy jég formájában lévő vízzel, akkor kiderül, hogy óriási mértékben növekszik az életünk és birtokaink fontossága.

A hó felhalmozódása a jólét betéteként szolgálhat („a havak éve, az áruk éve” - áll a mondás szerint), de súlyos problémák forrása is lehet, ha városokban vagy utakon halmozódik fel, vagy ha gyorsan és későn olvad, mivel árvizekhez vezetne. Másrészt nyilvánvalóan a felhőktől a földig tartó jégesésnek nagyon negatív vonatkozásai vannak a mezőgazdasági növényekre, sőt a házak és a dolgok, a teraszok, a tetők, a tetők, a járművek stb. Integritására is.

Ugyanakkor az egyszer a földön lerakódott víz szilárd formájában feltétlenül nélkülözhetetlen szerepet játszik bolygónk éghajlatában; Gondoljunk arra, hogy a Földön a legnagyobb jéglerakódások, az Antarktisz, az Északi-sarkvidék és a gleccserek az óceán áramlataival (vízzel is együtt; bár ezúttal folyékony fázisban vannak) az éghajlat valódi szabályozói.

Gyakorlatilag minden kémiai reakció, amely bekövetkezik az emberi testben, és a legtöbb élőlény, mind állatok, mind növények reakciójában vizet használ oldószerként. Testének különböző létfontosságú funkciói során az ember nagy mennyiségű vizet veszít, amelyet vissza kell nyerni; ezért a gyakori ajánlás, hogy minden nap igyunk vizet, eltekintve attól, amit már különböző ételekkel fogyasztunk.

Egy másik szempont, azon sok közül, amelyet továbbra is hozzáadhatunk a víz alapvető fontosságához bolygónkon, az a tény, hogy az emberek alapvető szükségleteinek kielégítésén túl a világ számos részén a víz az egyik fő energia forrásokból, hidraulikus gyártással. De nem sokkal később nagyon valószínű, hogy ez a vízből származó energia segítség jelentősen megnő.

A világ olajkészleteinek drámai csökkenése néhány év múlva, ha először nem találnak alternatív megoldást, soha nem látott energiaválsághoz vezet, amely drasztikus változásokra kényszerítené a jelenlegi energiamodellt, és ezzel együtt életmódunkat. Ebben a helyzetben minden azt jelzi, hogy az energia jövője a hidrogénen, a létező legtisztább tüzelőanyagon alapszik, nagyon sokoldalú és hatékony, amely átalakíthatja a társadalmi és gazdasági kapcsolatokat szerte a világon, ugyanakkor reményt nyújt a megvalósításban. a fenntartható és fenntartható energiagazdaság megteremtése.

A hidrogén üzemanyagként való alkalmazásának előnyei nyilvánvalóak: bőséges energiaforrás, és elégetése során csak vízgőz keletkezik hulladékként, abszolút nem szennyező energiarendszerként.

Az egyik probléma az, hogy nincsenek hidrogénlerakódások, amelyekből közvetlenül hozzáférhetnénk, de tudjuk, hogy a fában, a szénben, az olajban, a gázban stb., És különösen a vízben található meg, ahonnan ez a legegyszerűbb és legtisztább módszer. kivonni ezt a hidrogént úgynevezett elektrolízissel végezzük, amely elektromos áram segítségével választja el a hidrogént az oxigéntől. A környezet védelme szempontjából nagyon kívánatos lenne, hogy ez az elektromos áram megújuló energiaforrásokból származzon, például fotovoltaikus napelemes létesítményekből vagy szélerőművekből, azzal a nagy előnnyel, hogy mivel a hidrogén gáz, ezért tárolható, így segít megoldani az energia egyik legnagyobb problémáját, például a felhalmozódást, hogy képes legyen rá, amikor és ahol szükség van rá.

Így, amint az elején mondtuk, a bolygó ma már nélkülözhetetlen vízkészletei a jelenlegi 21. század egészében a túlélés és a fenntartható fejlődés azon kevés eszközévé válhatnak.