Nani anajua fomula ya maji tangu siku za shule? Bila shaka, kila kitu. Kuna uwezekano kwamba kutokana na kozi nzima ya kemia, kwa wengi ambao wakati huo hawaisomi maalum, kilichobaki ni ujuzi wa fomula H2O inasimamia nini. Lakini sasa tutajaribu kuelewa iwezekanavyo kwa undani na kwa undani ni nini maji? Ni nini sifa zake kuu na kwa nini hasa bila hiyo maisha kwenye sayari ya Dunia hayawezekani.
Maji kama dutu
Molekuli ya maji, kama tujuavyo, ina atomi moja ya oksijeni na atomi mbili za hidrojeni. Fomula yake imeandikwa kama hii: H2O. Dutu hii inaweza kuwa na hali tatu: imara - kwa namna ya barafu, gesi - kwa namna ya mvuke, na kioevu - kama dutu bila rangi, ladha na harufu. Kwa njia, hii ndiyo dutu pekee kwenye sayari ambayo inaweza kuwepo katika majimbo yote matatu wakati huo huo katika hali ya asili. Kwa mfano: kwenye miti ya Dunia - barafu, katika bahari - maji, na uvukizi chini ya mionzi ya jua ni mvuke. Kwa maana hii, maji ni ya ajabu.
Pia, maji ndio dutu inayotumika sana kwenye bidhaa zetusayari. Inashughulikia uso wa sayari ya Dunia kwa karibu asilimia sabini - hizi ni bahari, na mito mingi yenye maziwa, na barafu. Maji mengi kwenye sayari ni chumvi. Haifai kwa kunywa na kwa kilimo. Maji safi hufanya asilimia mbili na nusu tu ya jumla ya maji kwenye sayari.
Maji ni kiyeyusho chenye nguvu sana na cha ubora wa juu. Kwa sababu ya hii, athari za kemikali katika maji hufanyika kwa kasi kubwa. Mali hiyo hiyo huathiri kimetaboliki katika mwili wa binadamu. Ni ukweli unaojulikana kuwa mwili wa mtu mzima ni asilimia sabini ya maji. Katika mtoto, asilimia hii ni ya juu zaidi. Kwa uzee, takwimu hii inashuka kutoka asilimia sabini hadi sitini. Kwa njia, kipengele hiki cha maji kinaonyesha wazi kwamba ni msingi wa maisha ya binadamu. Maji zaidi katika mwili - afya, kazi zaidi na mdogo ni. Kwa hivyo, wanasayansi na madaktari wa nchi zote hurudia bila kuchoka kwamba unahitaji kunywa sana. Ni maji katika umbo lake safi, na si mbadala kwa njia ya chai, kahawa au vinywaji vingine.
Maji hutengeneza hali ya hewa kwenye sayari, na huku si kutia chumvi. Mikondo ya joto katika bahari inapasha joto mabara yote. Hii ni kutokana na ukweli kwamba maji huchukua joto nyingi za jua, na kisha hutoa wakati inapoanza baridi. Kwa hivyo inasimamia hali ya joto kwenye sayari. Wanasayansi wengi wanasema kwamba Dunia ingekuwa imepoa na kugeuka kuwa mawe zamani kama si uwepo wa maji mengi kwenye sayari ya kijani kibichi.
Sifa za maji
Maji yana sifa nyingi za kuvutia sana.
Kwa mfano, maji ndicho kitu kinachotembea zaidi baada ya hewa. Kutoka kwa kozi ya shule, wengi, kwa hakika, wanakumbuka kitu kama mzunguko wa maji katika asili. Kwa mfano: mkondo hupuka chini ya ushawishi wa jua moja kwa moja, hugeuka kuwa mvuke wa maji. Zaidi ya hayo, mvuke huu unachukuliwa mahali fulani na upepo, hukusanya katika mawingu, na hata katika mawingu ya radi na huanguka katika milima kwa namna ya theluji, mvua ya mawe au mvua. Zaidi ya hayo, kutoka milimani, kijito kinatiririka tena, kikivukiza kwa kiasi. Na kwa hivyo - katika mduara - mzunguko unajirudia mamilioni ya nyakati.
Pia, maji yana uwezo wa juu sana wa kuongeza joto. Ni kwa sababu ya hili kwamba miili ya maji, hasa bahari, hupungua polepole sana wakati wa mpito kutoka msimu wa joto au wakati wa siku hadi baridi. Kinyume chake, joto la hewa linapoongezeka, maji yanawaka polepole sana. Kutokana na hili, kama ilivyotajwa hapo juu, maji hudumisha halijoto ya hewa katika sayari yetu yote.
Baada ya zebaki, maji huwa na mvutano wa juu zaidi wa uso. Haiwezekani kugundua kuwa tone lililomwagika kwa bahati mbaya kwenye uso wa gorofa wakati mwingine huwa alama ya kuvutia. Hii inaonyesha ductility ya maji. Mali nyingine inajidhihirisha wakati joto linapungua hadi digrii nne. Mara tu maji yanapopoa kwa alama hii, inakuwa nyepesi. Kwa hivyo, barafu daima huelea juu ya uso wa maji na kuganda kwenye ukoko, kufunika mito na maziwa. Shukrani kwa hili, samaki hawagandi kwenye vyanzo vya maji ambavyo huganda wakati wa baridi.
Maji kama kondakta wa umeme
Kwanza, unapaswa kujifunza kuhusu upitishaji umeme ni nini (pamoja na maji). Conductivity ya umeme ni uwezo wa aau vitu vinapitisha umeme kupitia vyenyewe. Ipasavyo, conductivity ya umeme ya maji ni uwezo wa maji kufanya sasa. Uwezo huu moja kwa moja inategemea kiasi cha chumvi na uchafu mwingine katika kioevu. Kwa mfano, conductivity ya umeme ya maji distilled ni karibu kupunguzwa kutokana na ukweli kwamba maji hayo ni kutakaswa kutoka livsmedelstillsatser mbalimbali ambayo ni muhimu kwa conductivity nzuri ya umeme. Kondakta bora wa sasa ni maji ya bahari, ambapo mkusanyiko wa chumvi ni juu sana. Conductivity ya umeme pia inategemea joto la maji. Ya juu ya joto, zaidi ya conductivity ya umeme ya maji. Mtindo huu ulifichuliwa kutokana na majaribio mengi ya wanafizikia.
Kupima upitishaji wa umeme wa maji
Kuna istilahi kama hiyo - conductometry. Hii ni jina la mojawapo ya mbinu za uchambuzi wa electrochemical kulingana na conductivity ya umeme ya ufumbuzi. Njia hii hutumiwa kuamua mkusanyiko katika ufumbuzi wa chumvi au asidi, na pia kudhibiti utungaji wa baadhi ya ufumbuzi wa viwanda. Maji yana mali ya amphoteric. Hiyo ni, kulingana na hali, inaweza kuonyesha sifa za asidi na za kimsingi - kutenda kama asidi na kama msingi.
Kifaa kinachotumika kwa uchanganuzi huu kina jina linalofanana kabisa - kipima kondakta. Kutumia conductometer, conductivity ya umeme ya electrolytes katika suluhisho hupimwa, uchambuzi ambao unafanywa. Labda inafaa kuelezea neno lingine - elektroliti. Hii ni dutu ambayo, ikiyeyushwa au kuyeyuka,huvunjika ndani ya ioni, kwa sababu ambayo mkondo wa umeme unafanywa baadaye. Ioni ni chembe inayochajiwa na umeme. Kweli, conductometer, kuchukua kama msingi vitengo fulani vya conductivity ya umeme ya maji, huamua conductivity yake ya umeme. Hiyo ni, huamua upitishaji umeme wa ujazo maalum wa maji unaochukuliwa kama kitengo cha kwanza.
Hata kabla ya mwanzo wa miaka ya sabini ya karne iliyopita, kitengo cha kipimo "mo" kilitumiwa kuonyesha upitishaji wa umeme, kilikuwa ni derivative ya wingi mwingine - Ohm, ambayo ni kitengo kikuu cha upinzani.. Conductivity ya umeme ni wingi ambao ni kinyume na upinzani. Sasa inapimwa katika Siemens. Thamani hii ilipata jina lake kwa heshima ya mwanafizikia kutoka Ujerumani - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (inaweza kuashiria kwa Cm na S) ni mkabala wa Ohm, ambayo ni kizio cha upitishaji umeme. cm moja ni sawa na conductivity ya umeme ya kondakta yoyote ambaye upinzani wake ni 1 ohm. Imeonyeshwa na Siemens kupitia fomula:
Mwezo wa joto wa maji
Sasa hebu tuzungumze kuhusu uboreshaji wa joto ni nini. Conductivity ya joto ni uwezo wa dutu kuhamisha nishati ya joto. Kiini cha jambo hilo liko katika ukweli kwamba nishati ya kinetic ya atomi na molekuli, ambayo huamua joto la mwili au dutu fulani, huhamishwa.mwili au dutu nyingine wakati wa mwingiliano wao. Kwa maneno mengine, ubadilishanaji wa joto ni kubadilishana joto kati ya miili, vitu, na pia kati ya mwili na dutu.
Mwengo wa joto wa maji pia ni wa juu sana. Watu hutumia kila siku mali hii ya maji bila kugundua. Kwa mfano, kumwaga maji baridi kwenye chombo na vinywaji baridi au vyakula ndani yake. Maji baridi huchukua joto kutoka kwenye chupa, chombo, badala yake kutoa baridi, majibu ya kinyume pia yanawezekana.
Sasa tukio lile lile linaweza kuwaziwa kwa urahisi kwenye mizani ya sayari. Bahari huwaka wakati wa majira ya joto, na kisha - na mwanzo wa hali ya hewa ya baridi, hupungua polepole na kutoa joto lake kwa hewa, na hivyo inapokanzwa mabara. Baada ya kupoa wakati wa majira ya baridi kali, bahari huanza kupata joto polepole sana ikilinganishwa na nchi kavu na kutoa ubaridi wake kwa mabara yanayoteseka kutokana na jua la kiangazi.
Msongamano wa maji
Ilisemekana hapo juu kwamba samaki huishi kwenye bwawa wakati wa baridi kutokana na ukweli kwamba maji huganda na ukoko juu ya uso wao wote. Tunajua kwamba maji huanza kugeuka kuwa barafu kwa joto la digrii sifuri. Kutokana na ukweli kwamba msongamano wa maji ni mkubwa kuliko msongamano wa barafu, barafu huelea na kuganda juu ya uso.
Ni nini sifa za redox ya maji
Pia, chini ya hali tofauti, maji yanaweza kuwa wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza. Hiyo ni, maji, kutoa elektroni zake, ni chaji chanya na oxidized. Au hupata elektroni na kushtakiwa vibaya, ambayo ina maana ni kurejeshwa. Katika kesi ya kwanza, maji ya oxidizes na inaitwa wafu. Anamilikimali yenye nguvu sana ya baktericidal, lakini huna haja ya kunywa. Katika kesi ya pili, maji ni hai. Inatia nguvu, huchochea mwili kupona, huleta nishati kwa seli. Tofauti kati ya sifa hizi mbili za maji inaonyeshwa katika neno "uwezo wa redox".
Maji yanaweza kuitikia nini
Maji yana uwezo wa kuitikia takribani vitu vyote vilivyopo Duniani. Jambo pekee ni kwamba kwa kutokea kwa athari hizi, unahitaji kutoa hali ya joto inayofaa na hali ya hewa ndogo.
Kwa mfano, kwenye joto la kawaida, maji humenyuka vyema ikiwa na metali kama vile sodiamu, potasiamu, bariamu - huitwa active. Halojeni ni florini na klorini. Yanapopashwa, maji humenyuka vyema ikiwa na chuma, magnesiamu, makaa ya mawe, methane.
Kwa usaidizi wa vichocheo mbalimbali, maji humenyuka pamoja na amidi, esta za asidi ya kaboksili. Kichocheo ni dutu inayoonekana kusukuma vijenzi kwenye mmenyuko wa pande zote, kuharakisha.
Je, kuna maji kwingine isipokuwa Dunia?
Kufikia sasa, maji hayajapatikana kwenye sayari yoyote katika mfumo wa jua, isipokuwa Dunia. Ndio, wanadhani uwepo wake kwenye satelaiti za sayari kubwa kama vile Jupita, Zohali, Neptune na Uranus, lakini hadi sasa wanasayansi hawana data kamili. Kuna nadharia nyingine, ambayo bado haijathibitishwa kikamilifu, kuhusu maji ya ardhini kwenye sayari ya Mirihi na kwenye satelaiti ya Dunia - Mwezi. Kuhusiana na Mirihi, nadharia kadhaa zimetolewa kwamba wakati mmoja kulikuwa na bahari kwenye sayari hii, na uwezekano wa muundo wake ulibuniwa na wanasayansi.
Nje ya mfumo wa jua, kuna sayari nyingi kubwa na ndogo, ambapo, kulingana na wanasayansi, kunaweza kuwa na maji. Lakini hadi sasa hakuna njia hata kidogo ya kuwa na uhakika wa hili kwa uhakika.
Jinsi ya kutumia upitishaji joto na umeme wa maji kwa madhumuni ya vitendo
Kutokana na ukweli kwamba maji yana uwezo wa juu wa kuongeza joto, hutumiwa katika njia kuu za kupasha joto kama kibeba joto. Inatoa uhamishaji wa joto kutoka kwa mtayarishaji hadi kwa watumiaji. Vinu vingi vya nishati ya nyuklia pia hutumia maji kama kipozezi bora.
Katika dawa, barafu hutumika kupoeza, na mvuke hutumika kuua viini. Barafu pia hutumika katika mfumo wa upishi.
Katika vinu vingi vya nyuklia, maji hutumika kama msimamizi wa mmenyuko uliofanikiwa wa msururu wa nyuklia.
Maji yenye shinikizo hutumika kupasua, kupasua na hata kukata mawe. Hii inatumika kikamilifu katika ujenzi wa vichuguu, vifaa vya chini ya ardhi, maghala, njia za chini ya ardhi.
Hitimisho
Inafuata kutoka kwa makala kwamba maji katika sifa na utendakazi wake ndio dutu isiyoweza kubadilishwa na ya kushangaza zaidi Duniani. Je, maisha ya mtu au kiumbe kingine chochote duniani yanategemea maji? Hakika ndiyo. Je, dutu hii inachangia shughuli za kisayansi za binadamu? Ndiyo. Je, maji yana conductivity ya umeme, conductivity ya mafuta na mali nyingine muhimu? Jibu pia ni ndiyo. Jambo lingine ni kwamba kuna maji kidogo na kidogo duniani, na hata zaidi maji safi. Na kazi yetu ni kuihifadhi na kuilinda (na, kwa hiyo, sisi sote) kutokakutoweka.
