Зміст:
Таблиця “Вода на землі. Колообіг води в природі”
Гідросфера являє собою водний шар планети, що складається з вод Світового океану і вод суші. 96% води на Землі міститься в океанах, а також морях. Всі води поверхні землі складають лише малу частку всієї водної оболонки.
Скільки ж води на Землі? Її дуже багато-1,4 млрд .км 3 . Якщо порівняти її обсяг з сушею, то вийде води набагато більше. Добре це видно на діаграмі.
Здавалося б, такої кількості води вистачить багатьом поколінням. Однак не вся вода придатна до використання. У ній можуть міститися різні солі, які надають їй своєрідний смак. В цьому випадку вода вважається солоною і для щоденного використання не придатна. Люди використовують ту воду, в якій вміст солі менше 1 г на літр, тобто прісну. Її на нашій планеті дуже мало – 3%, з цих відсотків більша частина знаходиться в льодовиках.
Всі води на землі тісно взаємопов’язані і утворюють єдиний колообіг води в природі.
Що ж із себе представляє колообіг води? Звичайно, в першу чергу, це процес, що складається з декількох складових. Спочатку відбувається випаровування води з земної кори, потім утворюється пара, яка переноситься вітром і згущується як хмари. На ґрунт потрапляє волога у вигляді опадів, яка з водами суші повертається назад в океан.
Світовий колообіг води здійснюється внаслідок впливу сонячної радіації. З поверхні ґрунту за рік випаровується 519 000 м3 води. Водяні пари в атмосфері конденсуються-перетворюються в краплі рідини. Сушу досягає 107 000 м3 води. З цієї кількості найбільша частина води випаровується, частина вбирається в ґрунт і поповнює підземні води. З річок 37 000 м3 води досягає океану. Так здійснюється великий колообіг води.
Вчені припустили, що приблизно протягом 3000 років в результаті процесу колообігу відбудеться оновлення всієї води на планеті.
Цікаво поспостерігати подорож крапельки в круговороті води.
Ми з вами познайомилися з великим колообігом води, проте існує ще один тип колообігу. В даному випадку весь пар, що піднімається з океану, збирається в хмари, не переноситься до суші, а повертається сюди ж у вигляді опадів. Цей колообіг води отримав назву малий.
Явище колообігу води здійснюється в природі постійно і безперервно.
Світовий круговорот води пов’язує всі оболонки планети, здійснюючи їх взаємозв’язок. Завдяки цьому процесу оновлюються запаси вод.
Таблиця з поясненнями на тему “Вода на Землі. Колообіг води в природі”
| Термін | Пояснення |
|---|---|
| Гідрологічний цикл | Неперервний процес перетворення води з одного стану в інший, який включає випаровування, конденсацію, формування хмар, опади, інфільтрацію в ґрунт, повернення води до океанів та інших водойм. |
| Випаровування | Процес перетворення рідкої води в газоподібний стан внаслідок теплового впливу. Відбувається з поверхні водойм, ґрунту, а також із рослин і тіл тварин. |
| Конденсація | Процес утворення рідкої води з водяного пару при зниженні температури. Конденсація призводить до утворення хмар та крапель води на поверхнях холодних об’єктів. |
| Транспірація | Процес, за яким водяна пара вивітрюється з поверхні листя рослин через мікропори, такі як стоми. Транспірація є частиною водного колообігу в рослинах. |
| Інфільтрація | Проникнення води в ґрунт або пористі середовища під впливом гравітації. Інфільтрація важлива для поповнення ґрунтових водних резервуарів та формування підземних вод. |
| Опади | Вода, яка падає на Землю в різних формах, таких як дощ, сніг, град чи туманний дощ. Опади є ключовою частиною гідрологічного циклу і відіграють важливу роль у подачі води на поверхні та в ґрунті. |
| Сніготанення | Процес переходу снігу в газоподібний стан без проміжного рідкого стану. Відбувається при впливі тепла і тиску, наприклад, під впливом сонячного випромінювання або тепла, що виходить з ґрунту. |
| Підземні води | Вода, яка знаходиться в ґрунті під поверхнею Землі. Це може бути вода в підземних водах або вода в ґрунті. Підземні води є важливим компонентом гідрологічного циклу та використовуються для пиття та інших потреб. |
| Водоймища | Сукупність природних або штучних резервуарів води, таких як озера, річки, ставки та моря. Водоймища важливі для збереження води та впливають на гідрологічний цикл, регулюючи розподіл води між поверхнею та підземними резервуарами. |
| Вода, що випарувалась | Кількість води, яка випаровується з поверхні водоймищ та ґрунту і виходить в атмосферу. Вода, яка випарувалась є однією з ключових фаз гідрологічного циклу. |
| Повернення води до океанів | Частина води з поверхні та в ґрунті повертається до океанів через поверхневі водотоки та підземні потоки. Це завершує гідрологічний цикл і забезпечує постійний рух води в природі. |
Ця таблиця надає основні терміни та їхні пояснення стосовно води на Землі та гідрологічного циклу.
Обчислення кількості атомів і молекул у краплі води
Ви коли-небудь замислювалися, скільки атомів міститься в краплі води або скільки молекул міститься в одній краплі? Відповідь залежить від вашого визначення об’єму краплі води. Розмір крапель води дуже різниться, тому це початкове число визначає обчислення. Решта — простий хімічний розрахунок.
Давайте використаємо об’єм краплі води, який використовують медичне та наукове співтовариство. Прийнятий середній об’єм краплі води становить точно 0,05 мл (20 крапель на мілілітр). Виявляється, у краплі води більше 1,5 секстильйонів молекул і більше 5 секстильйонів атомів на краплю.
Хімічна формула води
Щоб обчислити кількість молекул і атомів у краплі води, потрібно знати хімічну формулу води. У кожній молекулі води є два атоми водню та один атом кисню, що становить формулу H 2 O. Отже, кожна молекула води містить 3 атоми.
Молярна маса води
Визначте молярну масу води. Зробіть це, склавши масу атомів водню та атомів кисню в молі води, шукаючи атомну масу водню та кисню в періодичній таблиці . Маса водню дорівнює 1,008 г/моль, а маса кисню — 16,00 г/моль, тому масу моля води можна обчислити наступним чином:
маса води = 2 х маса водню + маса кисню
маса води = 2 х 1,008 + 16
маса води = 18,016 г/моль
Іншими словами, один моль води має масу 18,016 грамів.
Щільність води
Використовуйте густину води, щоб визначити масу води на одиницю об’єму. Щільність води насправді змінюється залежно від умов (холодна вода щільніша; тепла менш щільна), але значення, яке зазвичай використовується в розрахунках, становить 1,00 грам на мілілітр (1 г/мл). Іншими словами, 1 мілілітр води має масу 1 грам. Крапля води становить 0,05 мл води, тому її маса буде 0,05 грама.
Один моль води становить 18,016 грамів, тому в 0,05 грамах в одній краплі кількість молей дорівнює:
- моль води в одній краплі = 0,05 грама х (1 моль/18,016 грама)
- моль води в одній краплі = 0,002775 моль
Використання числа Авоградо
Нарешті, використовуйте число Авогадро, щоб визначити кількість молекул у краплі води. Число Авогадро говорить нам, що на моль води припадає 6,022 x 10 23 молекул води. Отже, далі ми обчислюємо, скільки молекул міститься в краплі води, яка, як ми визначили, містить 0,002775 моля:
- молекул у краплі води = (6,022 x 10 23 молекул/моль) x 0,002275 моль
- молекул у краплі води = 1,67 х 10 21 молекули води
Іншими словами, у краплі води міститься 1,67 секстильйонів молекул води .
Отже, кількість атомів у краплі води втричі перевищує кількість молекул:
- атомів у краплі води = 3 атоми/молекула x 1,67 x 10 21 молекула
- атомів у краплі води = 5,01 х 10 21 атом
Або в краплі води близько 5 секстильйонів атомів .
Атоми в краплі води проти крапель в океані
Одне цікаве питання полягає в тому, чи більше атомів у краплі води, ніж крапель води в океані. Щоб визначити відповідь, нам потрібен об’єм води в океанах. Джерела оцінюють це в межах від 1,3 млрд км 3 до 1,5 млрд км 3 . Для зразкового розрахунку я використаю значення USGS (Геологічної служби США) у 1,338 мільярда км 3 , але ви можете використовувати будь-яке число, яке забажаєте.
1,338 км 3 = 1,338 х 10 21 літрів морської води
Тепер ваша відповідь залежить від розміру вашої краплі, тому ви ділите цей об’єм на об’єм вашої краплі (0,05 мл або 0,00005 л або 5,0 x 10 -5 л є середнім), щоб отримати кількість крапель води в океані.
кількість крапель води в океані = 1,338 х 10 21 літр загального об’єму / 5,0 х 10 -5 літрів на краплю
кількість крапель води в океані = 2,676 х 10 26 крапель
Отже, в океані більше крапель води, ніж атомів у краплі води. Скільки більше крапель залежить головним чином від розміру ваших крапель, але в океані міститься від 1000 до 100 000 крапель води більше, ніж атомів у краплі води .
Джерело
Gleick, PH «Де є вода на Землі». Розподіл води на Землі . Геологічна служба США, 28 серпня 2006 р.