Виды воды в природе. Где в природе встречается вода? Температурный градиент и питательные вещества

Вспомните

• Какими свойствами обладает вода? Почему вода необходима для всех живых организмов? В каких трех состояниях находится вода в природе?

Что такое гидросфера. Обилие воды - одна из особенностей Земли. Вода есть и на других планетах Солнечной системы, но ее там намного меньше. Только на Земле водой покрыта большая часть поверхности планеты. На каждого жителя Земли приходится 230 млн м 3 воды.

Вода, находящаяся в различных состояниях, образует гидросферу.

Гидросфера - это водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, ледники, подземные воды и воды поверхности суши.

Основная часть гидросферы - вода морей и океанов. Подземных вод и ледников в 26 раз меньше. Доля вод поверхности суши - рек, озер, болот - совсем незначительна (рис. 115).

Рис. 115. Состав гидросферы

Воды на Земле очень много - 1,4 млрд км 3 ! Поэтому долгое время люди думали, что человечеству ее хватит навсегда. Однако в воде растворены разные соли. От их количества и состава зависят вкус и другие свойства воды. Мы используем в основном пресную воду, в 1 л которой содержится меньше 1 г солей. Все морские и многие подземные воды соленые. Доля пресной воды составляет всего 3% , из которых 2/3 приходится на ледники! Таким образом, пресной воды на планете очень мало. Во многих районах ее уже сейчас не хватает.

Круговорот воды в природе. Вся вода на Земле находится в непрерывном движении (рис. 116). Какие же силы приводят в движение огромные водные массы? Это солнечное тепло и сила тяжести.

Рис. 116. Круговорот воды в природе

Под воздействием солнечной энергии жидкая вода и лед испаряются, превращаясь в водяной пар. В атмосфере из водяного пара образуются облака. Ветры переносят облака над океанами и с океанов на сушу.

Благодаря действию силы тяжести из облаков выпадают осадки, которые питают реки, озера, ледники, увлажняют почву. Под ее влиянием вода течет с более высоких мест в более низкие, возвращаясь реками и ручьями обратно в океан. Часть выпавшей на поверхность влаги просачивается в глубь земли, пополняя подземные воды.

Так совершается вечный круговорот воды в природе. Он связывает между собой все части гидросферы в единое целое. Благодаря ему постоянно обнавляются запасы разных видов природных вод. При этом полный обмен воды в реках происходит всего за 19 дней, в болотах - за 5 лет, а в озерах - за 17 лет. Дольше всего - на 10 000 лет - вода задерживается в ледниках.

Круговорот воды не только объединяет гидросферу, но и обеспечивает ее взаимосвязь с литосферой, атмосферой, растительностью и животным миром.

Если бы круговорот воды прекратился, не стало бы атмосферных осадков, пересохли бы реки и озера, иссякли подземные источники. Другими словами, на суше исчезла бы пресная вода, а вместе с ней и жизнь.

Рис. 117. Значение гидросферы

Рассмотрите рисунок. Расскажите, какое значение имеет вода, приведите конкретные примеры.

Значение гидросферы в жизни Земли. Вода - самое необыкновенное вещество на нашей планете. Ничто не может сравниться с ней по влиянию на природные и антропогенные процессы (рис. 117).

Вопросы и задания

1. Из каких частей состоит гидросфера на Земле? Где сосредоточена основная часть воды?
2. Почему при обилии воды на Земле существует проблема ее бережного использования?
3. Справедливо ли утверждение о том, что гидросфера - сплошная и непрерывная оболочка Земли? Чем обеспечивается единство гидросферы?
4. Благодаря чему совершается круговорот воды в природе? Каково его значение?
5. Как вы думаете, почему французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери написал о воде: «Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь».

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях - жидком, газообразном и твёрдом и приобретать различные формы, которые могут одновременно соседствовать друг с другом. Водяной пар и облака в небе, морская вода и айсберги, горные ледники и горные реки, водоносные слои в земле. Вода способна растворять в себе много веществ, приобретая тот или иной вкус. Из-за важности воды, «как источника жизни», её нередко подразделяют на типы по различным принципам.

Итак, вода бывает морская, пресная, речная, озерная, колодезная, водопроводная, сырая, кипяченая, родниковая, дождевая, талая, болотная, минеральная, горячая, теплая, холодная, приятная, бодрящая, газированная (с сиропом или без). Наконец, просто вкусная или невкусная!

Художник воду описывает такой, какой ее видит, в красках: голубая вода горных озер, зеленоватая вода прудов и болот, свинцово-серые волны моря… Поэт и вовсе сравнивает воду с живым существом, обладающим характером. «Вода благоволила литься» - эти слова принадлежат поэту Леониду Мартынову. Сколько в одной строчке восхищения водой!

Как с научной и практической точки зрения можно классифицировать природную воду?

Прежде всего, по содержанию солей. Cуществует морская вода (соленая) и вода пресная. Соленость определяется в граммах солей на литр воды и составляет для пресной воды до 1 г/л, для воды солоноватой - от 1 до 24,7 г/л и для соленой - более 24,7 г/л. Но и морская вода по степени солености бывает разная. Вода Черного моря гораздо солонее воды моря Балтийского. А самой соленой считается вода Мертвого моря. Соленость воды зависит от количества рек, впадающих в морской бассейн, от степени его соединения с Мировым океаном и от климата данной местности (режима испарения). Вода некоторых соленых озер, в том числе находящихся на юге России, а также на территории бывшего СССР (Казахстан, Туркмения), достигает такой концентрации, что больше напоминает соляной раствор.

Вода отличается также по нахождению в Природе и происхождению. Воды бывают поверхностные (реки, озера, моря и пр.) и подземные, в том числе грунтовые, артезианские.

Воду различают и по степени очистки: природная вода, водопроводная, кипяченая, дистиллированная (полученная из охлажденных паров).

Кроме того, вода может быть даже ископаемой (заключенная внутри горных пород и минералов, образовавшихся миллионы лет назад). Она и сама может быть полезным ископаемым! Об этом вам скажут геологи. А вот химики обязательно добавят, что кроме обычной, легкой, воды в Природе существует и тяжелая вода (тритиевая и дейтериевая), которую называют радиоактивной.

Известно, что в природе вода может находиться в трех различных состояниях, таких как: газообразное, жидкое или твердое.

Облака, снег и дождь представляют собой различные состояния воды. Облако состоит из множества капелек воды или кристалликов льда, снежинка-это мельчайшие кристаллики льда, а дождь-это всего лишь жидкая вода.

Вода, находящаяся в газообразном состоянии, называется водяным паром. Когда говорят о количестве влажности в воздухе, обычно подразумевают количество водяных паров. Если воздух описывается как «влажный», это означает, что в воздухе содержится большое количество водяных паров.

Лед – твердое состояние воды. Толстый слой льда имеет голубоватый цвет, что связано с особенностями преломления им света. Сжимаемость льда очень низка. Лед при нормальном давлении существует только при температуре 0° С или ниже и обладает меньшей плотностью, чем холодная вода. Именно поэтому айсберги плавают в воде. При этом, поскольку отношение плотностей льда и воды при 0° С постоянно, лед всегда выступает из воды на определенную часть, а именно на 1/5 своего объема.

Для того, чтобы доказать, что вода переходит из одного состояния в другое я провёл несколько экспериментов.

Эксперимент 1.

Переход воды из жидкого состояния в твердое. (Приложение 1)

Эксперимент 2.

Переход воды из жидкого состояния в газообразное, из газообразного в жидкое и из твердого в жидкое. (Приложение 1).

Переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твёрдое вследствие его охлаждения или сжатия называется конденсацией.

Также происходит и в природе. С поверхности океанов, морей, рек и суши вода превращается в пар и поднимается в вверх. Там он охлаждается и превращается в капельки воды, из которых образуются облака.

Из облаков вода выпадает на землю и пополняет реки, а реки несут её в океан.

Это называется круговорот воды в природе.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Читайте также:

Состояние воды в природе

Вода — одно из самых распространенных на Земле соединений. Молекулы воды обнаружены в межзвездном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет Солнечной системы и их спутников. Количество воды на поверхности земли оценивается в 1,39 ?

1018т. Общий объем воды на Земле составляет около 1 500 000 000 км 3 . Если эту воду равномерно распределить по поверхности Земли, то толщина ее слоя составила бы почти 4 км.

Вода входит в состав многих минералов и горных пород, присутствует в почве и во всех организмах. Так, например, тело взрослого человека на 65% состоит из воды. Вода входит в состав всех его органов и тканей: в сердце, легких, почках её около 80%, в крови — 83%, в костях — 30%, в зубной эмали — 0,3%, в биологических жидкостях организма (слюне, желудочном соке, моче и т.д.) — 95-99%.

Тело рыб содержит 80% воды, водорослей — 90%. Подсчитано, что содержание воды в тканях живых организмов примерно в шесть раз превышает ее количество во всех реках земного шара.

Известно, что в природе вода может находиться в трех различных состояниях, таких как: твердое, жидкое или газообразное.

Облака, снег и дождь представляют собой различные состояния воды. Облако состоит из множества капелек воды или кристалликов льда, снежинка — это совокупность мельчайших кристалликов льда, а дождь — всего лишь жидкая вода.

Вода, находящаяся в газообразном состоянии, называется водяным паром. Когда говорят о количестве влажности в воздухе, обычно подразумевают количество водяных паров. Если воздух описывается как "влажный", это означает, что в воздухе содержится большое количество водяных паров.

Лед — твердое состояние воды. Толстый слой льда имеет голубоватый цвет, что связано с особенностями преломления им света. Сжимаемость льда очень низка. Лед при нормальном давлении существует только при температуре 0° С или ниже и обладает меньшей плотностью, чем холодная вода. Именно поэтому айсберги плавают в воде. При этом, поскольку отношение плотностей льда и воды при 0° С постоянно, лед всегда выступает из воды на определенную часть, а именно на 1/5 своего объема.

Лишь недавно, в конце второго тысячелетия, было обнаружено еще одно, четвертое состояние воды - информационное. В поисках ответов на многочисленные вопросы, хоть сколь-нибудь приблизившие бы к пониманию непредсказуемого поведения воды, ученым вдруг стало остро очевидно: вода, словно живое существо, обладает памятью. Она воспринимает и запоминает любое воздействие, как будто понимая все, что происходит в пространстве.

В ходе опытов со структурой жидкости удалось выяснить, что памятью воды можно управлять. Суть сводится к следующему: молекулы того или иного вещества, растворяясь в воде, как бы пронумеровывают и программируют расположение ее структурных элементов. Если записать объемное распределение взаимных ориентацией граней вокруг молекулы вещества, то фактически будет произведена запись вполне определенного состояния воды, отвечающего за то или иное ее свойство (например, горький или сладкий вкус и т. д.). Нетрудно представить, какие громадные возможности направленного задания желаемых свойств воды это открывает.

Сверхкритическую воду систематически исследуют с начала прошлого века. Однако сегодня эти работы привлекательны не только с теоретической точки зрения. Есть надежда, что самый распространённый, дешёвый, безопасный и экологически чистый растворитель займет свою уникальную нишу в химической промышленности.

Сверхкритические состояния первым начал изучать Каньяр де ля Тур в 1822 году. Если любую кипящую жидкость (когда существует равновесие между жидкостью и паром) продолжать нагревать и увеличивать давление, то в какой-то момент плотности жидкости и пара становятся одинаковыми, а граница раздела между этими фазами исчезает. В этой критической точке вещество переходит в промежуточное состояние - становится не газом и не жидкостью. При температуре выше критической точки уже двух фаз не получится, хотя если этот однородный флюид сжимать, то его плотность будет меняться от газоподобного к жидкоподобному. При меньших температурах вода находится в докритическом состоянии, а при изменении давления её плотность меняется скачком: жидкость переходит в пар. Выше - в сверхкритическом, вещество однородно, а плотность меняется непрерывно.

Уже накоплено много экспериментальных данных по сверхкритическому состоянию воды.

Все эти данные подтверждают, что при повышении температуры и давления меняются: её диэлектрическая проницаемость, электропроводность, ионное произведение, структура водородных связей.

Из всех жидкостей вода, наверное, претерпевает самые сильные изменения, переходя в сверхкритическое состояние. Если при нормальном давлении и температуре вода - полярный растворитель, то в сверхкритической воде растворяются почти все органические вещества. Растворимость неорганических веществ также меняется. Даже небольшое отклонение температуры и давления вблизи критической точки изменяет все физико-химические характеристики воды, поэтому при малейших флуктуациях давления и температуры в такой воде могут полностью растворяться или, наоборот, осаждаться оксиды и соли. Собственно, на этом основана технология гидротермального выращивания кристаллов, которой больше полувека.

В сверхкритическом состоянии вода (скH2O) неограниченно смешивается с кислородом, водородом и углеводородами, облегчая их взаимодействие между собой - в ней очень быстро протекают все реакции окисления. Одно из особенно интересных применений такой воды - эффективное уничтожение боевых отравляющих веществ. В смеси с другими веществами скH2O можно использовать не только для окисления, но и в реакциях гидролиза, гидратации, образования и расщепления углерод-углеродных связей, гидрирования и других.

До- и сверхкритическая вода - это нетоксичный растворитель, свойствами которого можно управлять, подстраивая их под конкретную каталитическую реакцию. В процессах со сверхкритическим флюидом нет проблем с диффузией на границе газ-жидкость (ведь это не газ и не жидкость), а значит, легче регулировать скорость такой реакции.

Кроме перечисленных состояний воды открыто новое, в котором она не замерзает даже при температуре, близкой к абсолютному нулю, а также обладает иными необычными свойствами.

Группа американских ученых из Аргоннской национальной лаборатории под руководством Александра Колесникова открыла новое состояние воды, получившее название «нанотрубочная вода» (nanotube water). Несмотря на то что в новом состоянии молекула воды также состоит из атома кислорода и двух атомов водорода, она не замерзает даже при температуре 8 градусов Кельвина.

Поведение воды в сверхмалых объемах, стенки которых не смачиваются водой, очень интересует специалистов в различных областях – от геологов до разработчиков новых материалов. Американские ученые решили исследовать свойства воды, помещенной в «сосуд» из углеродной нанотрубки. «Я с удивлением узнал, — рассказал г-н Колесников, — что никто до сих пор не пытался исследовать поведение воды в нанотрубках. Имеется большое количество расчетов, однако они усложняются еще и тем фактом, что вода крайне сложна для моделирования – в отличие от экспериментального исследования».

Для изучения поведения воды в таких «экстремальных» условиях ученые наполнили водой углеродные нанотрубки размером 1,4 нм в поперечнике и длиной 10 тыс. нм. Для этого они подвергали их воздействию водяного пара на протяжении нескольких часов, после чего изучили структуру атомов внутри нанотрубок с помощью потока нейтронов. «В столь тесном одноразмерном сосуде мы ожидали увидеть что-то необычное, но не настолько, — сказал г-н Колесников.

— Обнаружилось нечто поистине странное».

Оказалось, что вода в нанотрубках находится в новом состоянии, не похожем ни на жидкое, ни на газообразное агрегатные состояния. Выяснилось, в частности, что среднее количество водородных связей, связывающих молекулу воды с соседними (так называемое координатное число) сократилось с 3,8 до 1,86. Вследствие этого повысилась подвижность молекул. «Новая вода» не замерзала даже при температуре, всего на восемь градусов отличающейся от абсолютного нуля.

Ученые продолжают оказавшиеся столь плодотворными исследования. На очереди разработка более корректной математической модели воды с использованием методов параллельных вычислений, изучение свойств воды в нанотрубках меньшего диаметра – например, сравнимого с размером протеинов клеточной мембраны, а также изучение термодинамических свойств "нанотрубочной воды".

Какими свойствами обладает вода?

Обычно среди свойств воды называются такие, как прозрачная, бесцветная, текучая, без запаха, принимает любую форму, в которую её налить, растворяет вещества, может замерзать, может испаряться, вода расширяется и сжимается.

Почему вода необходима для всех живых организмов?

Вода входит в состав организмов, только в водной среде протекают многие химические реакции, она участвует в терморегуляции.

В каких трех состояниях находится вода в природе?

В природе вода находится в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Рассмотрите рисунок. Расскажите, какое значение имеет вода, приведите конкретные примеры.

Вода – обязательное условие существования живых организмов. Она входит в состав самих живых организмов. Для многих – вода среда обитания. Это касается рыб, земноводных, многих одноклеточных. Вода участвует в формировании климата. К примеру, осадки связаны с круговоротом воды в природе. Вода участвует в формировании рельефа. С работой текучих вод рек связано образование речных долин. Люди используют воду в своей хозяйственной деятельности. С водой связано образование некоторых горных пород. Торф, к примеру, образуется в условиях переувлажнения.

Вопросы и задания

1. Из каких частей состоит гидросфера на Земле? Где сосредоточена основная часть воды?

Гидросфера состоит из вод Мирового океана, ледников, подземных вод, озер, болот и рек. Основная часть воды сосредоточена в морях и океанах.

2. Почему при обилии воды на Земле существует проблема ее бережного использования?

Во-первых для использования человеку в бытовых целях и для хозяйственной деятельности нужна чистая пресная вода, которой не так уж и много. Во-вторых, проблема бережного использования связана с неравномерностью распространения запасов воды. В-третьих, из-за активной хозяйственной деятельности человека воды планеты подвергаются различного вида загрязнениям.

3. Докажите, что гидросфера - сплошная и непрерывная оболочка Земли? Чем обеспечивается единство гидросферы?

Единство гидросферы поддерживается круговоротом воды в природе. Под воздействием солнечной энергии жидкая вода и лед испаряются, превращаясь в водяной пар. В атмосфере из водяного пара образуются облака. Ветры переносят облака над океанами и с океанов на сушу. Благодаря действию силы тяжести из облаков выпадают осадки, которые питают реки, озера, ледники, увлажняют почву. Под ее влиянием вода течет с более высоких мест в более низкие, возвращаясь реками и ручьями обратно в океан. Часть выпавшей на поверхность влаги просачивается вглубь земли, пополняя подземные воды.

4. Благодаря каким процессам совершается круговорот воды в природе? Каково его значение?

Круговорот воды в природе происходит благодаря солнечному теплу и силе тяжести. Происходят процессы испарения и конденсации воды.

5. Как вы думаете, почему французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери написал о воде: «Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь».

Считается, что сама жизнь зародилась в воде. В состав живых организмов входит вода. Она является универсальным растворителем. Вода – среда обитания многих организмов. Она влияет на климат и рельеф. Таким образом, вода – это и сами организмы и их среда обитания.

Мой сын - любознательный малыш, а потому приходится давать ответы на разные «почему» по несколько раз в день:) Вот и недавно озадачил очередным вопросом: «Что такое вода?». Пришлось провести целый урок, в ходе которого я объяснил, что это такое, где встречается и какую роль играет в нашей жизни.

Где в природе встречается вода

Значение этого элемента в природе весьма велико, как и само его количество - 3/4 поверхности нашей планеты скрыто под водой. Наука выделяет этот элемент в отдельную оболочку - гидросферу , где большую часть занимают соленые воды, а пресные находятся в меньшинстве. Помимо водной оболочки, этот элемент широко распространен в:

• атмосфере - воздушное пространство;
• биосфере - содержится во всем живом;
• литосфере - грунтовые воды.

Естественно, в гидросфере вода может быть только в двух состояниях - жидком - океаны, реки, и твердом - снег или лед. В воздушном пространстве она встречается в большем разнообразии:

• парообразное ;
• капельножидкое - например, облака или туманы;
• твердое - другими словами, кристаллики в виде снега.

В горных породах, что образуют кору, она также встречается в нескольких состояниях. Итак:

• кристаллизационно е - проникает в решетку кристаллов;
• в виде пара ;
• пленочная вода - ультра тонкий слой, что обволакивает мелкие частички почвы;
• гигроскопическое состояние - поглощенная сухой почвой из воздуха;
• в твердом состоянии ;
• гравитационное - перемещается по пустотам под действием силы тяжести.

Она является особо важным компонентом всего живого на нашей планете - без нее абсолютно невозможна жизнь организмов. В каждом организме она выступает в роли среды, где протекают химические реакции , служит «скелетом» клеток и регулятором теплообмена.

Круговорот в природе

Наука называет этот процесс гидрологическим циклом, в ходе которого происходит перемещение воды в биосфере. Цикл разделен на основные этапы:

• осадки;
• испарение;
• конденсация.

Вода непрерывно циркулирует по всей планете, однако общее ее количество постоянно. Океаны в процессе испарения теряют больше влаги, чем получают посредством осадков, а на суше наблюдается совершенно обратное.

Различают следующие виды круговоротов:

• внутриматериковый - возврат испарений на сушу посредством осадков;
• малый круговорот - испарение и возврат происходят над океаном;
• глобальный круговорот - испарения океанов перемещаются во внутрь континентов, а там выпадают в виде осадков.

Вода играет исключительно важную роль в природе. Она соз­дает благоприятные условия для жизни растений, животных, мик­роорганизмов. Вода остается жидкостью в температурном интер­вале, наиболее благоприятном для их жизненных процессов, для огромной массы организмов она является средой обитания. Уни­кальные свойства воды представляют неповторимую ценность для жизнедеятельности организмов. В водоемах вода замерзает сверху вниз, что имеет большое значение для обитающих в них организ­мов.

Аномально высокая удельная теплоемкость воды благоприятст­вует аккумуляции колоссального количества тепла, способствует медленному нагреванию и охлаждению. Обитающие в воде орга­низмы защищены от резких спонтанных колебаний температуры и состава, так как постоянно приспосабливаются к медленным рит­мическим колебаниям - суточным, сезонным, годовым и так далее. Вода оказывает смягчающее влияние на погодно-климатические условия. Она постоянно перемещается во всех сферах Земли, вместе с цир­куляционными потоками атмосферы - на большие расстояния. Циркуляция воды в океане (морские течения) приводит к плане­тарному тепло- и влагообмену. Известна роль воды как мощного геологического фактора. Экзогенные геологи­ческие процессы на Земле связаны с деятельностью воды как эро­дирующего агента. Размыв и разрушение горных пород, эрозия почв, перенос и отложение веществ - важные геологические про­цессы, связанные с водой.

Большинство органических веществ биосферы представляют собой продукты фотосинтеза, в результате которого в растениях, использующих световую энергию Солнца, образуются органиче­ские вещества из углекислого газа и воды. Вода - единственный источник кислорода, выделяемого в атмосферу при фотосинтезе. Вода необходима для биохимических и физиологических процес­сов, происходящих в организме. Живые организмы, в том числе человек, состоящий на 80 % из воды, не могут обойтись без нее. Потеря 10-20 % воды приводит их к гибели.

Вода играет огромную роль в жизнеобеспечении человека. Она используется им непосредственно для питья и хозяйственных нужд, как средство передвижения и сырье для получения промышленных и сельскохозяйственных продуктов, имеет рекреационное значение, велика ее эстетическая значимость. Таково далеко не полное пере­числение роли воды в природе и жизни человека.

В природе вода не встречается в химически чистом виде. Она представляет собой растворы сложного состава, которые вклю­чают газы (О 2 , CO 2 , Н 2 S, СН 4 и другие), органические и минеральные вещества. В движущихся потоках воды присутствуют взвешенные частицы. В природных водах найдено подавляющее большинство химических элементов. Воды океанов содержат в среднем 35 г/дм 3 (34,6-35,0 ‰) солей. Их основную часть составляют хлориды (88,7%), сульфаты (10,8 %) и карбонаты (0,3 %). Наименее минера­лизованы воды атмосферных осадков, ультрапресные воды гор­ных потоков и пресных озер.

В зависимости от содержания растворенных минеральных ве­ществ различают воды: пресные с содержанием растворенных солей до 1 г/дм 3 , солоноватые - до 1-25 г/дм 3 , соленые - более 25 г/дм 3 . Граница между пресными и солоноватыми водами принята по среднему нижнему пределу вкусового восприятия человека. Гра­ница между солоноватыми и солеными водами установлена на том основании, что при минерализации 25 г/дм 3 температура за­мерзания и максимальной плотности количественно совпадает.