אנו מסבירים מהם מצבי המים, המאפיינים של כל אחד ואיך מתרחש השינוי בין אחד לשני.
מים משנים מצב בהתאם לתנאי לחץ וטמפרטורה.מהם מצבי המים?
כולנו יודעים מה הואמים ואנחנו מכירים את שלוש המצגות שלו, הידועות בתור המצבים הפיזיים של המים:נוזל (מים),מוצק (קרח) וגזי (קִיטוֹר). אלו הן שלוש הדרכים שבהן ניתן למצוא מים ב טֶבַע, מבלי לשנות כלל את הרכבו הכימי: H2O (מימן וחמצן).
מצב המים תלוי בלחץ סביבם וב טֶמפֶּרָטוּרָה אליו זה, כלומר של תנאי הסביבה. לכן, על ידי מניפולציה של תנאים אלו ניתן להמיר מים נוזליים למוצקים או גז, או להיפך.
בהתחשב בחשיבות המים עבור חַיִים ונוכחותו השופעת על הפלנטה, מצביו הפיזיים משמשים כאסמכתא למערכות רבות של מדידה ובכך לאפשר לקבוע השוואות עם חומרים וחומרים אחרים.
תכונות מים
מים הם חומר חסר ריח, חסר צבע, חסר טעם, של pH ניטרלי (7, לא חומצי ולא בסיסי). הוא מורכב משניים אטומים של מימן ואחד של חמצן בכל אחד מולקולה.
לחלקיקים שלו יש כוח לכידות עצום שמחזיק אותם יחד, כך שיש לו מתח פנים חשוב (יש חרקים שמנצלים אותו כדי "ללכת" על המים) והוא דורש הרבה אֵנֶרְגִיָה לשנות את המצב הפיזי שלהם.
המים ידועים בשם "מֵמֵס אוניברסלי”, שכן ניתן להמיס בו הרבה יותר חומרים מאשר בכל נוזל אחר. בנוסף, זהו תרכובת בסיסית לחיים, הקיימת בשפע בכל אורגניזמים. המים מכסים שני שלישים משטח השטח הכולל של הפלנטה שלנו.
מצב נוזלי
במצב נוזלי, המים נוזלים וגמישים.המצב שאנו הכי מקשרים למים הוא נוזלי, המצב הגבוה ביותר שלו צְפִיפוּת וחוסר הבנה, וגם הכי שופע על הפלנטה שלנו.
במצבו הנוזלי, ה חלקיקים מהמים ביחד, אם כי לא יותר מדי. מסיבה זו, למים נוזליים יש א גְמִישׁוּת ונזילות טיפוסית של נוזלים ומאבדת, מצד שני, את הצורה שלה כדי לאמץ את זו של המיכל שמכיל אותה.
לכן, מים נוזליים דורשים תנאי אנרגיה מסוימים (חוֹם , טמפרטורה) ולַחַץ. בטמפרטורה שבין 0 ל-100 מעלות צלזיוס, ובתנאי לחץ אטמוספרי רגילים, המים נמצאים במצב נוזלי. עם זאת, אפשר להתגבר על שלךנקודת רתיחה אם הוא נתון ללחצים גבוהים יותר (מים מחוממים), מסוגל להגיע, במצב נוזלי, לטמפרטורה הקריטית של 374 מעלות צלזיוס, גבול הטמפרטורה שבה גזים יכולים להתנזל.
מים נוזליים נמצאים בדרך כלל ב ימים, אגמים, נהרות ומרבצים תת קרקעיים, אלא גם הכלולים בגופות שליצורים חיים.
מצב מוצק
ה מצב מוצק של מים מכונה בדרך כלל קרח ומגיעים אליו על ידי הורדת הטמפרטורה ל-0 מעלות צלזיוס ומטה. עניין של מים קפואים הוא שהם מנצחים כרך לעומת מצבו הנוזלי. כלומר, לקרח יש צפיפות נמוכה יותר ממים (בגלל זה קרח צף).
קרח קשה, שביר ושקוף במראהו, הופך לבן וכחול, בהתאם לטוהר שלו ולעובי השכבות שלו. בתנאים מסוימים, ניתן להחזיק אותו באופן זמני במצב מוצק למחצה, המכונה שלג.
מים מוצקים ניתן למצוא בדרך כלל בקרחונים, בחלק העליון של ה- הרים, על קרקעות קפואות (פרמאפרוסט) ועל כוכבי הלכת החיצוניים של ה מערכת השמש, כמו גם בתוך המקפיא שלנו מזון.
מצב גזי
ה מצב גזי של המים ידוע בשם קִיטוֹר או אדי מים והוא מרכיב נפוץ אצלנו אַטמוֹספֵרָה, נוכח אפילו בכל נשיפה שאנו נותנים. בתנאים של לחץ נמוך או טמפרטורה גבוהה, המים מתאדים ונוטים לעלות, מכיוון שהאדים פחות צפופים מאשר אוויר.
השינוי למצב הגזי מתרחש ב-100 מעלות צלזיוס, כל עוד נמצא בגובה פני הים (1 אטמוספירה). מים גזים מרכיבים את העננים שאנו רואים בשמים, הם נמצאים באוויר שאנו נושמים (במיוחד בנשיפות שלנו) ובערפל המופיע בימים קרים וקרים. לחות. נוכל לראות את זה גם אם נשים סיר מים לרתיחה.
שינויים במצב המים
כפי שראינו בחלק מהמקרים הקודמים, מים יכולים שינוי ממצב אחד למשנהו, פשוט על ידי שינוי תנאי הטמפרטורה שלו. ניתן לעשות זאת בכיוון זה או אחר ונעניק לכל תהליך אחר את שמו המתאים:
- אידוי. טרנספורמציה מנוזל לגזי, הגדלת טמפרטורת המים ל-100 מעלות צלזיוס. זה מה שקורה עם מים רותחים, ומכאן הבעבוע האופייני שלו.
- הִתְעַבּוּת. תהליך הפוך: טרנספורמציה מגז לנוזל, עקב איבוד חום. זה מה שקורה לאדי מים כשהם מתעבים על המראה בחדר האמבטיה: משטח המראה קר יותר והאדים שמתיישבים עליו הופך לנוזל.
- קְפִיאָה. טרנספורמציה מנוזל למוצק, הורדת טמפרטורת המים מתחת ל-0 מעלות צלזיוס. המים מתמצקים ומייצרים קרח, כפי שמתרחש במקפיאים שלנו או בשיא הרים.
- הַתָכָה תהליך הפוך: הפיכת מים מוצקים לנוזל, הוספת חום לקרח. תהליך זה הוא יומיומי מאוד ואנחנו יכולים לראות אותו כשאנחנו מוסיפים קרח למשקאות שלנו.
- הַאֲצָלָה. תהליך של טרנספורמציה מגזי למוצק, במקרה זה קיטור מים, לקרח או לשלג ישירות. כדי שהיא תתרחש, נדרשים תנאי טמפרטורה ולחץ ספציפיים מאוד, ולכן התופעה הזו מתרחשת בראש ההרים, למשל, או בבצורת של אנטארקטיקה, שם מים במצב נוזלי לא יכולים להתקיים.
- סובלימציה הפוכה. תהליך הפוך: הפיכת מוצק ישירות לגז, כלומר מקרח לקיטור. אנו יכולים לראות זאת בסביבות יבשות מאוד, כמו אותו הדברטונדרה קוטב או בפסגה ההררית, כאשר כאשר קרינת השמש גדלה, חלק גדול מהקרח עובר סובלימציה לגז ישירות, מבלי לעבור שלב נוזלי.
מחזור הידרולוגי
ה מחזור הידרולוגי או מחזור מים זהו מעגל הטרנספורמציות שהמים חווים על הפלנטה שלנו, עוברים דרך שלושת המצבים שלו, צוברים ומאבדים טמפרטורה ועוברים ממקום למקום.
זהו מעגל מורכב הכולל את האטמוספירה, אוקיינוסים, נהרות ואגמים ומרבצי קרח בהרים או בקטבים. הודות לו, הטמפרטורה של כדור הארץ נשארת יציבה, אזורים יבשים מתייבשים ואזורים גשומים מתייבשים, ושומרים על איזון אַקלִים המאפשר חיים לאורך עונותיהם השונות.