Гидросфера

Гідросфера

Термін «гідросфера» походить від двох грецьких слів — вода і σφαіρα — куля. Під цим терміном розуміють водневу поверхню (оболонку) Землі. На відміну від атмосфери гідросфера є не суцільною, а складається з окремих частин: Світового океану, водних басейнів на суходолі (річки й озера, підземні води, льодовики). Вода — найбільш поширена речовина на Землі. Загальна маса гідросфери понад трильйон тонн (1018 t), що становить 0,034% маси Землі, а її поверхня займає близько 4/5 земної кулі. Усі види води гідросфери становлять єдину систему, зв’язану в планетарний кругообіг просторово і за фазовими перетвореннями (тверде — рідке — пара).

Останнє є унікальною властивістю води. З усіх речовин біосфери в діапазоні температур існування живих організмів тільки вода може існувати в трьох агрегатних станах (фазах) — вода — лід, вода — рідина і вода — газ. Вода існує повсюдно. Сучасні дослідження виявили воду на інших планетах Сонячної системи і навіть за її межами — у таких космічних тілах, як комети, а сьогодні і на Місяці.

Не випадково стародавні філософи вважали, що вода є одним з чотирьох первинних елементів Природи поряд із Землею, Повітрям і Вогнем. Таке уявлення існувало ще за середньовіччя. Тільки 1781 р. американський хімік Кавендіш показав, що вода утворюється під час згоряння водню. І лише 1860 р. італієць Канніццаро встановив хімічну формулу води — Н2О. Агрегатний стан води залежить від температури й тиску

Експериментальні дані впливу температури і тиску на агрегатний стан води можна зобразити за допомогою фазової діаграми (рис. 6).

За будь-яких значень температури і тиску, які відповідають точкам діаграми в площі, обмеженій кривими ВТ і СТ, вода існує тільки в рідкому стані, у точках ниж­че кривої АТ і у точці Т — у вигляді пари. Точки на кривих відповідають умовам, за яких дві суміжні фази перебувають у рівновазі. Дві точки на діаграмі особливо цікаві. Точка Т (273,16 К і

6,03 · 10–3 atm) називається потрійною точкою, де в рівновазі перебувають одночасно три фази: пара, вода і лід. Точка С (647 К і 220 atm) називається критичною. За тем­ператури, більшої за 647 К, водяну пару не можна перетворити на рідину за будь-якого підвищення тиску. Інак­ше кажучи, за температури і тиску, вищих ніж у точці С, водяна пара й рідка вода не розрізняються. Між ними не існує фазової межі. Діаграма стану води відіграє виключно важливу роль у вивченні природних процесів біосфери, за проектування й експлуатації парових котлів, енергетичних турбін, енергосистем, автоклавів тощо.

Аномальною характеристикою води є й те, що максимального значення густини вона набуває за охолодження її у рідкому стані до + 4°С (r = = 1000 kg/m3) (табл. 2). За дальшого охолодження аж до замерзання густина зменшується. Отже, за такої самої маси об’єм льоду більший ніж води, завдяки чому крига не тоне у воді. Ця специфічна властивість забезпечує існування водяної флори і фауни, оскільки річки, озера, моря і океани ніколи не промерзають до самого дна. Пояснення цієї унікальної аномалії слід шукати у змінах структурно-хімічної будови води за змін агрегатного

1 2 3 4 5 6 7

Похожие работы