Навигация

Круговорот воды в природе

Общее количество воды на Земле практически неизменно, но она непрерывно меняет свое состояние, превращаясь в пар, лед, снова в жидкость. Это циклическое чередование называют круговоротом воды, или гидрологическим циклом. Для разных молекул воды он продолжается от считанных часов до миллионов лет. В стакане чая могут оказаться те из них, которые входили в состав полярных льдов - или тканей динозавра.

Долгое путешествие

Солнце нагревает океаны, и огромные массы воды испаряются. Каждый год 400 тыс. куб. км воды поступает в атмосферу в виде пара. То же самое, только в меньших масштабах, происходит на суше -с реками, озерами, болотами. Добавим к этому транспирацию, т.е. испарение растениями поглощаемой ими влаги. Поднимаясь все выше над поверхностью планеты, воздух остывает, и содержащийся в нем водяной пар конденсируется в крошечные взвешенные капли - аэрозоль. Так формируются облака, которые могут переноситься ветрами на огромные расстояния. Дальнейшее охлаждение и слияние капель ведет к образованию более тяжелых частиц, выпадающих из воздуха в виде атмосферных осадков - дождя, снега, града. В среднем 65% воды снова испаряется, 24% стекает по поверхности в озера и водохранилища - так называемые открытые (или поверхностные) источники водозабора, а 11 % просачивается в землю. Снег либо полностью тает, либо слеживается в холодных местах (у полюсов, в высокогорьях), образуя вечные льды. Просочившаяся в землю вода пополняет либо свои грунтовые запасы, либо глубинные водоносные горизонты, где может сохраняться тысячелетиями, но в конечном итоге выходит на поверхность родниками, питающими реки и озера. Реки впадают в океан, возвращая ему (вместе с атмосферными осадками) испарившуюся воду. Цикл замыкается.

Вода и жизнь

Любой организм от бактерии до человека состоит в основном из воды. Эту необходимую для поддержания жизни жидкость он получает из внешней среды различными способами - впитывает всей своей поверхностью, всасывает корнями, пьет, извлекает из пищи. Люди используют воду не только для питья, но и для бытовых, сельскохозяйственных и промышленных нужд. В результате образуются более или менее загрязненные стоки. Если сбрасывать их, не очищая, в окружающую среду, они могут существенно ухудшить условия существования многих живых существ, включая и самого человека. Он вмешивается в круговорот воды и иными путями, например вырубая леса, орошая или осушая почву, строя плотины.

Подсчитано, что общее количество воды на Земле 1,4 млрд куб. км. Оно остается примерно постоянным как минимум 2 млрд лет. Возможно, что за это время на нашу планету поступали небольшие количества воды, приносимой метеоритами и кометами. Не исключены и ее потери из атмосферы в космос. Выразить это цифрами, впрочем, практически невозможно.

Вода на любой вкус

Твердая, жидкая, газообразная, соленая и пресная вода обладает множеством замечательных свойств. Она необходима для жизни, но не спешит раскрывать свои тайны... Несколько описанных простых опытов помогут вам лучше понять эту загадочную стихию.

Вам понадобятся:

- чайник,

- металлический половник,

- столовая ложка,

- пиала,

- стеклянный стакан,

- стеклянный флакон,

- прозрачная салатница,

- сантиметр,

- воздушный шарик,

- молоко, гранатовый сироп и растительное масло,

- колотый лед,

- соль,

- тряпка,

- пищевая пленка,

- красная акварель.

Три состояния воды

Изменение агрегатного состояния воды связано с переносом энергии. Если она теряет ее, снижая свою температуру, пар превращается в жидкость, а та застывает в лед.

 Разогрейте на плите наполненный водой чайник.

 Когда вода закипит, подержите перед струей пара из носика половник (подставьте под него пиалу).

Контактируя с холодным половником, пар остывает и конденсируется, превращаясь в капли воды, которые стекают в пиалу.

И напротив, если вода нагревается, лед превращается в жидкость, а та - в пар. При этом энергия отнимается от более теплых предметов. Вот почему нам прохладно, когда мы, не вытеревшись насухо полотенцем, выходим из ванны: капли воды испаряются, используя для этого тепло нашей кожи, и та охлаждается.

 Смешайте в стакане молоко и гранатовый сироп. Поставьте стакан в салатницу и обложите колотым льдом.

 Густо посыпьте лед солью, накройте салатницу тряпкой и оставьте примерно на час. Время от времени перемешивайте лед столовой ложкой.

 Через час в стакане получится вкусное гранатовое мороженое.

Соль ускоряет таяние льда. При этом он отнимает энергию (тепло) от окружающих предметов (молоко с сиропом), которые быстро замерзают.

Вода - одно из немногих веществ, которые расширяются, переходя из жидкого состояния в твердое. Ее молекулы, образуя кристаллы льда, отдаляются друг от друга. В результате та же масса воды требует большего объема. Вот почему не стоит замораживать наполненную жидкостью стеклянную бутылку: лед может ее разорвать! Лед легче воды (ниже его плотность), и он плавает на ее поверхности.

 Наполните водой воздушный шарик и завяжите его. Измерьте обхват сантиметром.

 Положите шарик в морозильник. На следующий день измерьте обхват в том же месте.

Вы увидите, что он увеличился. Значит, льду потребовалось больше объема, чем точно такому же количеству жидкой воды.

Вода пресная и соленая

В воде легко растворяются многие твердые вещества, например соль и сахар. Однако, когда вода испаряется, они остаются на стенках сосуда в виде осадка. На этом основано опреснение морской воды. Ее нагревают, и она превращается в пар, в котором уже нет соли и других растворенных веществ.  Налейте на дно салатницы 1-2 см воды. Растворите в ней 2-3 ложки соли и подкрасьте этот раствор сиропом (чтобы отличить исходную жидкость от той, что получится). Поставьте в салатницу пустую пиалу - так, чтобы ее край был выше уровня подкрашенного раствора.

 Накройте салатницу пленкой, не слишком ее натягивая. Положите в центр пленки грузик.

 Поставьте салатницу на солнце. Через несколько часов снимите с нее пленку и попробуйте на вкус воду в пиале. Вы убедитесь, что она пресная и к тому же бесцветная. Вы получили дистиллированную воду!

Вода, нагреваясь, испарялась. Пар конденсировался на пленке, превращаясь в капли, которые стекали в пиалу. Соль и сироп оставались на дне.

Разная плотность

Налейте на дно салатницы гранатовый сироп.

 Столовой ложкой осторожно добавьте туда воды, пуская ее по стенке сосуда. Потом таким же способом добавьте масло. Жидкости образовали три четко отделенных друг от друга слоя.

 Бросайте в салатницу мелкие предметы: зерна, вермишель, кусочки пластилина и т.п. Вы увидите, что некоторые из них плавают на поверхности масла, другие - в слое воды, третьи опускаются на дно.

Сироп - самая плотная (тяжелая) из трех жидкостей - остается на дне салатницы. Вода легче сиропа, а масло легче воды. Тела тонут только в той жидкости, плотность которой ниже, чем у них.

Плотность жидкости зависит от ее температуры и солености. Литр горячей пресной воды легче такого же объема холодной и соленой. Жидкости с разной плотностью не смешиваются. Это объясняет возникновение морских течений. Когда поверхностная вода остывает, контактируя с холодным воздухом, она опускается в глубину, вытесняя оттуда более теплую воду.

 Заполните салатницу на две трети холодной водой.

 Наполните флакон горячей подкрашенной водой. Не закрывая, осторожно погрузите его на дно салатницы. Горячая вода будет красными струйками подниматься из флакона и собираться тонким слоем на поверхности холодной.