Voda je najdragocjeniji resurs za čovječanstvo i sva živa bića na planeti. Ovaj resurs je element koji se prirodno može naći u različitim agregatnim stanjima. Agregatna stanja vode su ključna za hidrološki ciklus, uspostavljajući kontinuirani, univerzalni tok.
Iz tog razloga, ovaj članak ćemo posvetiti tome da vam ispričamo koja su glavna stanja vode, koje su njihove karakteristike i važnost svakog od njih.
stanja vode
Svi znamo šta je voda i poznajemo njena tri oblika, poznata kao njena fizička stanja: tečno (voda), čvrsto (led) i gasovito (para) . To su tri oblika u kojima se voda može naći u prirodi bez ikakve promjene njenog hemijskog sastava: H2O (vodonik i kiseonik).
Agregatno stanje vode zavisi od okolnog pritiska i temperature, odnosno od uslova okoline. Stoga, manipulisanjem ovim uslovima, tečna voda se može transformisati u čvrsto ili gasovito stanje i obrnuto. U stvari, hidrološki ciklus savršeno ilustruje kako se ove promjene dešavaju. Razumijevanje agregatnih stanja vode i njihove povezanosti sa fenomenima poput klimatskih promjena , koje utiču na našu planetu, je od suštinskog značaja .
S obzirom na važnost vode za život i njenu obilnost na Zemlji, njeno fizičko stanje se koristi kao referenca u mnogim mjernim sistemima i stoga se može porediti s drugim materijalima i supstancama. U tom smislu, promjene u agregatnim stanjima vode su fundamentalne za razumijevanje procesa poput formiranja oluja i problema povezanih s klimatskim promjenama.
svojstva vode
Zbog površinske napetosti, insekti i pauci se mogu kretati u vodi. Voda je supstanca bez mirisa, boje i okusa s neutralnim pH (7, ni kisela ni alkalna). Sastoji se od dva atoma vodika i jednog atoma kisika u svakom molekulu.
Njegove čestice imaju ogromne kohezivne sile koje ih drže zajedno, dajući mu značajnu površinsku napetost (koju neki insekti koriste za "hodanje" po vodi) i zahtijevajući mnogo energije za promjenu fizičkog stanja. To je dijelom zato što je voda prepoznata kao "univerzalni rastvarač" jer može rastvoriti više supstanci od bilo koje druge tečnosti . Nadalje, ona je esencijalni spoj za život i prisutna je u velikim količinama u svim živim organizmima. Voda pokriva dvije trećine ukupne površine naše planete i vitalna je za poljoprivrednu proizvodnju, što je povezano s temom promjena u okolišu . Stoga je razumijevanje njenih stanja, svojstava i karakteristika ključno za rješavanje problema kvalitete vode u različitim regijama.
Različita stanja vode i njihove karakteristike
Tečnost
U tekućem stanju, voda je fluidna i fleksibilna. Stanje koje nam je najpoznatiji je tekućina, koja je najgušće i najnestlačivije stanje, te najzastupljenije na našoj planeti. U tekućem stanju, čestice vode su blizu jedna drugoj, ali ne preblizu. Stoga, tekuća voda ima fleksibilnost i fluidnost karakteristične za tekućine, ali gubi oblik i poprima oblik svoje posude.
Stoga, tečna voda zahtijeva određene uslove energije (toplotu, temperaturu) i pritiska. Voda je tečnost na temperaturama između 0 i 100°C i normalnom atmosferskom pritisku. Međutim, ako je izložena višim pritiscima (pregrijana voda), može premašiti tačku ključanja i, u tečnom stanju, dostići kritičnu temperaturu od 374°C, najvišu temperaturu na kojoj se gas može ukapljiti. Tečna voda se obično nalazi u okeanima, jezerima, rijekama i podzemnim sedimentima, ali se nalazi i u živim organizmima, što ističe njen značaj u hidrološkom ciklusu i njen uticaj na biodiverzitet.
Čvrsto stanje
Čvrsto stanje vode, često nazivano ledom, postiže se smanjenjem njene temperature na 0°C ili niže. Jedna od posebnosti smrznute vode je da se povećava njen volumen u poređenju sa tečnim oblikom. To jest, led je manje gust od vode (zbog čega led pluta).
Led izgleda tvrd, krhak i proziran, a njegova boja varira od bijele do plave, ovisno o čistoći i debljini sloja leda. Pod određenim uvjetima, može privremeno ostati u polučvrstom stanju koje se naziva snijeg . Ovaj fenomen je relevantan pri proučavanju ponašanja glečera i njihovog utjecaja na formiranje ekosistema.
Čvrsta voda se obično nalazi u glečerima, planinskim vrhovima, permafrostu i vanjskim planetama Sunčevog sistema, te u našim zamrzivačima za hranu. Ovi aspekti su također važni za razumijevanje kako to može utjecati na glečere i, posljedično, na nivo mora.
Gasni
Gasovito stanje vode, poznato kao para ili vodena para, uobičajena je komponenta naše atmosfere i čak je prisutno u svakom udahu koji udahnemo . Pri niskom pritisku ili visokoj temperaturi, voda isparava i ima tendenciju da se diže jer je vodena para manje gusta od zraka.
Dok se nalazimo na nivou mora (1 atmosfera), prelazak u gasovito stanje se dešava na 100°C . Vodena para formira oblake koje vidimo na nebu, prisutna je u vazduhu koji udišemo (posebno u izdahnutom dahu) i u magli koja se pojavljuje u hladnim, vlažnim danima. Ovaj proces možemo posmatrati i kada prokuvamo vodu u loncu. Razumijevanje ovog prelaza je ključno za proučavanje fenomena kao što su formiranje tornada i drugi vremenski događaji.
Promjene u stanju vode
Kao što smo vidjeli u nekim od prethodnih slučajeva, voda može prelaziti iz jednog stanja u drugo jednostavnom promjenom temperaturnih uslova. To se može učiniti u jednom ili drugom smjeru, a svakom procesu ćemo dati vlastito ime:
- Isparavanje. Prijelaz iz tekućine u plin povećava temperaturu vode na 100°C. To je ono što se dešava sa kipućom vodom, zbog čega je karakteriše mehurići.
- Kondenzacija. Transformacija iz gasovitog u tečno stanje gubitkom toplote. Ovo se dešava kada se vodena para kondenzuje na ogledalu u kupatilu: površina ogledala je hladnija i para taložena na njoj postaje tečna.
- Zamrzavanje. Prijelaz iz tekućeg u kruto snižava temperaturu vode ispod 0°C. Voda se smrzava stvarajući led, kao što se dešava u našim frižiderima ili na planinskim vrhovima.
- Topi se: pretvara čvrstu vodu u tečnost, toplotu u led. Ovaj proces je uobičajen i može se vidjeti kada u piće dodamo led.
- Sublimacija. Proces prelaska iz gasovitog u čvrsto stanje, u ovom slučaju iz vodene pare direktno u led ili sneg. Da bi se to dogodilo, potrebni su vrlo specifični uslovi temperature i pritiska, zbog čega se ova pojava javlja na vrhovima planina, na primjer, u suši na Antarktiku, gdje nema tečne vode.
- Reverzna sublimacija: Direktno pretvaranje čvrste tvari u plin, odnosno iz leda u paru. Možemo ga vidjeti u vrlo suvim sredinama, kao što je sama polarna tundra ili vrhovi planina, gdje kako se sunčevo zračenje povećava, većina leda sublimira direktno u plin, a da ne prolazi kroz tečnu fazu.
Nadam se da ćete uz ove informacije saznati više o stanju vode i njenim karakteristikama.