чудеса води

Вода має дивовижні властивості, але чому вона унікальна?

Вода! Ми п'ємо її, готуємо з неї їжу, миємося і плаваємо в ній - і в основний приймаємо воду як даність. Ця прозора і несмачна рідина є настільки невід'ємною частиною нашого життя, що ми рідко замислюємося над її дивовижні властивості. Без води ми б померли через кілька днів, а наші тіла складаються на 65% з води. Вода необхідна для розчинення мінералів і кисню, для очищення наших тіл від відходів життєдіяльності і для транспортування поживних речовин по нашому тілу. Вода - єдина речовина, яка має ці властивості. Як ми побачимо, вона має набагато більше дивовижних характеристик, що вказують на те, що вода була спроектована "в точності" для життя. Див. Також Дизайн води).

рідка вода

Існує три стани води: тверде, рідке і у вигляді газу. Всі три істотні для живих організмів:

1. У твердому стані вона підтримує форму

2. У рідкому вигляді вода здатна текти і приймати форму ємності, зберігаючи той же загальний обсяг.

3. У вигляді газу вона збільшується в об'ємі для заповнення як форми, так і розміру ємності.

Щоб молекули реагували, найкраще - це коли вони близько один від одного, але при цьому вільно переміщаються. Це саме те, що забезпечує вода в рідкому стані. Таким чином, вода - це ідеальне середовище для тисяч хімічних реакцій, що проходять в кожній клітині кожного організму.

Але з усіх температур у всесвіті - від -270 ° C в космічному просторі до десятків мільйонів градусів всередині зірок, вода залишається рідкою в дуже вузькому температурному діапазоні. При нормальному атмосферному тиску вода залишається рідкою в діапазоні 0-100 ° C. Тому не дивно, що Земля - це єдино відоме місце у всесвіті, яке містить рідку воду. Для цього необхідно мати зірку правильного типу - не дуже яскрава і не дуже тьмяне, таким чином, не надто велику і не дуже маленьку. Планета повинна знаходитися на правильному відстані від зірки (дивіться також Сонце: наша особлива зірка).

Чому лід такий слизький?

Справжньою причиною є ще одна незвичайна властивість води - молекули на поверхні льоду вібрують сильніше, ніж в стані рідини, хоча вони і не переміщаються. Це надає поверхні "квазіжідкое" властивість, тобто жідкоподобное. 4

температурний буфер

Ще одна важлива властивість води - це її висока питома теплоємність (енергія, яку необхідно повідомити тілу для підвищення його температури на дану величину).

Це означає, що необхідно багато енергії для нагріву води (майже в десять разів більше, ніж для такої ж маси заліза), і вона повинна багато енергії втратити, щоб охолонути. Таким чином, велика кількість води на нашій планеті підтримує температуру Землі стабільною.

З іншого боку, континенти нагріваються і остигають досить швидко, що й добре в комбінації з відносно стабільною температурою водних мас. В результаті різні частини атмосфери нагріваються по-різному, що породжує вітер. Це важливо для підтримки свіжості повітря.

Коли рідина випаровується, вона втягує і споживає теплоту з навколишнього середовища. Це означає, що ми маємо корисний спосіб охолодження - потіння. Важлива частина цього - висока у води латентна теплота випаровування (енергія, необхідна для перекладу тіла з даного агрегатного стану-в інше). Це означає, що потрібно набагато більше енергії для випаровування води, ніж для більшості інших рідин.

Таким чином, нам потрібно відносно мало води для охолодження. Якби ми потіли б іншою рідиною, необхідну кількість мало бути величезним.

Поверхневий натяг

Вода має дуже високий поверхневий натяг - сила, яка прагне утримувати площа поверхні мінімальної. Вона вище у води, ніж у сиропообразной рідини, як гліцерин.

Поверхневий натяг води прагне робити бульбашки і краплі сферичними, і воно досить сильне для підтримки на поверхні легенів об'єктів, включаючи деяких комах.

Що ще важливіше, так це те, що біологічні компоненти можуть зосереджуватися біля поверхні, прискорюючи безліч життєво важливих реакцій

Хоча зазвичай вода виглядає спокійною і мирною, якщо багато води рухається досить швидко, вона може переміщати валуни розміром з автомобіль і вирізати глибокі каньйони, вирізаючи навіть у твердій породі. Якщо вода тече дуже швидко, відбувається особливо руйнівний процес, званий кавітацією - для деталей дивіться Інтерв'ю з Др. Едмонд Хольройдом.

Вода: суперрастворітель

Вода дуже близька до "універсального розчинника". Багато мінералів і вітамінів можуть транспортуватися по всьому організму після того, як вони розчинилися. Розчинені іони натрію і калію надзвичайно важливі для нервових імпульсів.

Вода також розчиняє гази, такі як кисень з повітря, даючи можливість живуть у воді організмів використовувати кисень. Вода, будучи головним компонентом крові, 1 також розчиняє вуглекислий газ, продукт відходу виробництва енергії у всіх клітинах, і транспортує її в легені, де вуглекислий газ видихається. 2

Однак, істинно універсальний розчинник був би марним, так як ніяка ємність не змогла б його втримати!

Але вода відштовхується жирними компонентами, так що наші клітини мають мембрани, зроблені з них. Багато наших протеїнів містять частково жирні ділянки, і вони схильні згортатися, будучи отталківаеми навколишнього водою. Це частково є причиною багатьох і різноманітних форм протеїнів. Ці форми важливі для виконання життєво важливих функцій.

Погляд вглиб льоду

Надзвичайно важливе і незвичайне властивість води - розширюватися, коли вона замерзає, на відміну від більшості інших рідин. Саме тому айсберги плавають. Фактично, вода стискується у міру охолодження, але тільки поки не досягне 4 ° C - тоді вона починає знову розширюватися. Це означає, що крижана вода щільніша, так що вона схильна підніматися вгору. Це дуже важливо. Більшість рідин під дією холодного повітря остигають, і холодна рідина опускається вниз, змушуючи ще більше рідини підніматися і охолоджуватися повітрям. В кінцевому підсумку вся рідина втратить тепло, віддавши його повітрю, і буде замерзати з самого дна до верху, поки не замерзне.

Але з водою не так - її холодна частина, будучи менш щільною, залишається на поверхні, дозволяючи теплим частинам залишатися внизу і уникати віддачі тепла повітрю. Таким чином, поверхня може бути замерзлої, але риба, тим не менше, живе в воді під льодом. Якби вода була б як інші речовини, великі водні маси, як, наприклад, Великі Озера на Півночі Америки, замерзли б повністю в брили, знищивши життя.

Земля на 70% покрита водою. Океани містять близько 1370 мільйонів кубічних кілометрів води. Загальна кількість дощу, що випадає на землю, становить близько 110 300 кубічних кілометрів.
Тільки 1% води в світі придатний і доступний для споживання людьми. Приблизно 97% води занадто солона і 2% знаходиться у формі льоду. Ці 2% все ще приголомшливі 29 мільйонів кубічних кілометрів води, укладені в величезні льодовикові покриви і льодовики Землі.
Австралія - самий сухий в світі населений континент, який має найменший стік, і 70% її території є пустелею.
При виробництві автомобіля споживається близько 150,000 літрів води.
Природна вода містить в собі розчинені мінеральні солі, які надають їй смак. Чиста вода несмачна.

Чому вода унікальна?

Найменший будівельний компонент води - молекула води. Вона містить 2 атома водню, прикріплених до атому кисню в V-образній формі під кутом 104 °. Молекула води полярна. тобто атом кисню має негативний електричний заряд, в той час як два атома водню позитивно заряджені. Саме тому вода може розчиняти стільки багато речовин, як, наприклад, сіль, яка також має електрично заряджені будівельні компоненти; вода не розчиняє жир, який складається їх незаряджених молекул.

Також, молекула води притягується досить сильно до інших молекул води за допомогою водневих зв'язків.

Ці зв'язки в десять разів слабкіше, ніж звичайні хімічні зв'язки, але досить сильні щоб зробити воду рідкої при кімнатній температурі. При цьому схоже з'єднання, яке не має водневих зв'язків, сірководень, є газом. Водневі зв'язку відповідальні за високий поверхневий натяг води, високу питому теплоємність і латентну теплоту випаровування води.

Форма молекули і водневі зв'язки означають, що лід має дуже відкриту шестикутну кристалічну структуру, яку можна чудово продемонструвати величезною різноманітністю сніжинок. Ця структура займає багато місця, але вона обвалюється, коли лід таїть, так що рідка вода має більш високу щільність.

Тому лід спливає. Останнє дослідження показує, що молекули води формують кластери в рідкому стані, а саме клеткоподобние структури з шести молекул. 7 Це пояснює багато унікальні властивості води.

Інше недавнє дослідження показує, що, можливо, існують два типи водневих зв'язків у воді - один в два рази сильніше, ніж другой.7 Це змогло б пояснити, чому вода залишається рідкою протягом досить широкого температурного діапазону. Танення руйнує тільки слабкі зв'язки, в той час як кип'ятіння руйнує також сильніші зв'язки. Це дослідження також показує, що зміна з сильних на слабкі зв'язки вимагає певної температури, одна з яких - 37 ° C. Це температура нашого тіла, що припускає, що це одне з багатьох властивостей нашого складного дизайну.

Вода, Біблія і наука

Іов 36: 26-28: «Ось, Бог великий, і ми не можемо пізнати Його; недослідиме число Його літ. Він збирає краплі води, вони в безлічі виливаються дощем: з хмар каплют і спадають дощем на людей »

Маурі віддавав славу Богу за свої відкриття. І нам всім слід прославляти Бога за чудеса води і бути вдячними Йому за її багато корисних властивостей і застосування.