Introducing
Your new presentation assistant.
Refine, enhance, and tailor your content, source relevant images, and edit visuals quicker than ever before.
Trending searches
Właściwości fizyczne wody
26
Właściwości fizyczne wody
Date 1
Karolina Nieścieronek, Nadia Krysta, Wiktoria Mrowiec
Woda (tlenek wodoru; nazwa systematyczna IUPAC: oksydan) – związek chemiczny o wzorze H2O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – lodem. Słowo „woda” jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia.
Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji polarnych. Większość (około 97,38%) występującej na Ziemi wody jest „słona”, to znaczy zawiera dużo rozpuszczonych soli, głównie chlorku sodu. W naturalnej wodzie rozpuszczone są gazy atmosferyczne, z których w największym stężeniu znajduje się dwutlenek węgla.
Woda naturalna w wielu przypadkach przed zastosowaniem musi zostać uzdatniona. Proces uzdatniania wody dotyczy zarówno wody pitnej, jak i przemysłowej.
Czym jest woda?
->
->
Proces uzdatniania
Każdy system technologiczny uzdatniania wody jest uporządkowanym zbiorem operacji fizycznych i procesów chemicznych, fizycznochemicznych, biologicznych, biochemicznych, wzajemnie ze sobą powiązanych. Poszczególne etapy uzdatniania wody:
Koagulacja
W systemach uzdatniania wody proces koagulacji stosowany jest w celu obniżenia w wodzie mętności, barwy, a także częściowo rozpuszczonych substancji organicznych.
Sedymentacja
Efekty sedymentacji cząstek zawiesiny w osadnikach zależą od właściwości hydraulicznych osadników, określonych m.in. rozkładem rzeczywistych czasów przepływu wody i ich stabilnością hydrauliczną.
temperatura topnienia pod ciśnieniem 1 atm: 0 °C = 273,152519 K
temperatura wrzenia pod ciśnieniem 1 atm: 99,97 °C = 373,12 K
punkt potrójny: 0,01 °C = 273,16 K, 611,657 Pa
gęstość w temperaturze 3,98 °C: 1 kg/l (gęstość maksymalna)[a]
temperatura krytyczna: 647,096 K[16] (ok. 374 °C)
ciśnienie krytyczne: 22,064 MPa[16]
ciepło właściwe: 4187 J/(kg·K) = 1 kcal/(kg·K)
ciepło parowania: 2257 kJ/kg
ciepło topnienia: 333,7 kJ/kg
masa cząsteczkowa: 18,01524 Da
względna przenikalność elektryczna w stałym polu elektrycznym: 87,9 (0 °C), 78,4 (25 °C), 55,6 (100 °C)
napięcie powierzchniowe: 72,4·10−3 N/m (18 °C)[17].
barwa: lekko jasnoniebieska (w małych objętościach wydaje się bezbarwna)
zapach: bezwonna
konduktywność (σ) lub rezystywność (ρ): dla dobrej jakości wody destylowanej lub demineralizowanej ρ > 18 MΩm
odczyn: 7,0
Właściwości fizyczne wody
<-
Moneta utrzymująca się na powierzchni wody dzięki napięciu powierzchniowemu
<-
Dla wody zawierającej inne substancje określa się szereg dodatkowych właściwości, np.:
barwa wody
mętność, czyli ilość zawiesin w wodzie (woda chemicznie czysta: klarowna)
twardość (woda chemicznie czysta: 0)
twardość ogólna
twardość węglanowa (przemijająca)
twardość niewęglanowa (trwała)
utlenialność (woda chemicznie czysta: 0)
->
->
Diagram fazowy wody
Aktywność wody pitnej nie powinna przekraczać 0,5 Bq/l w przypadku promieniowania alfa i 1 Bq/l w przypadku promieniowania beta. Taki poziom aktywność powinien skutkować roczną dawką na poziomie ok. 1 mSv lub mniejszym. Powyżej tych poziomów WHO zaleca dokładniejsze określenie, który izotop odpowiada na podwyższoną aktywność i porównanie aktywności z wartościami sugerowanymi. Przy dawkach >1mSv/rok zaleca się rozważanie oczyszczenia wody w celu zmniejszenia jej aktywności.
Za aktywność własną wody odpowiada przede wszystkim aktywność izotopów tlenu.
Aktywność promieniotwórcza wody
Zmiana stanów skupienia
Lekko niebieski kolor wody wynika z pochłaniania przez nią promieniowania elektromagnetycznego z zakresu światła widzialnego odpowiadającego barwie czerwonej (światło czerwone jest absorbowane przez wodę ok. 100 razy silniej niż niebieskie). Maksimum silnej absorpcji przypada na 760 nm i ramię tego pasma wchodzi częściowo w zakres widzialny (<700 nm). Obecne są też dwa słabe maksima przy 605 i 660 nm. Pochłaniane promieniowanie powoduje przejścia pomiędzy poziomami oscylacyjnymi, a w efekcie silnie wzbudzone drgania atomów cząsteczek wody. Zachodzenie pasm absorpcji oscylacyjnej na zakres widzialny jest unikalną cechą wody i stanowić może jedyny przypadek takiego źródła barwy substancji. Pozostałe barwne cząsteczki i atomy zawdzięczają swój kolor absorpcji światła widzialnego przez elektrony (barwa może być też wynikiem zjawisk optycznych).
Kolor wody
->
W stanie gazowym pasma absorpcji wody przesunięte są w kierunku światła widzialnego (wyższej częstotliwości), a w stanie stałym w kierunku podczerwieni (niższej częstotliwości), co wynika odpowiednio z osłabienia i wzmocnienia oddziaływań wodorowych. Lód wykazuje także barwę niebieską w świetle przechodzącym, a jego widmo IR jest zbliżone do widma wody ciekłej. Światło przechodzące przez śnieg ma szczególnie intensywnie niebieską barwę w wyniku wielokrotnego rozproszenia.
W ciężkiej wodzie (D2O) drgania oscylacyjne przesunięte są znacząco w kierunku podczerwieni (pasmo 760 nm wody znajduje się przy ok. 1000 nm), w wyniku czego ciężka woda jest bezbarwna. Zjawisko to jest jednym z dowodów na poprawność przypisania barwy wody absorpcji oscylacyjnej.
Wilgotność powietrza
Wilgotność powietrza – zawartość pary wodnej w powietrzu.
Wilgotność charakteryzuje się na różne sposoby. Najpopularniejsze to:
wilgotność bezwzględna – masa pary wodnej wyrażona w gramach zawarta w 1 m³ powietrza,
wilgotność właściwa – masa pary wodnej wyrażona w gramach przypadająca na 1 kg powietrza (powietrza ważonego razem z parą wodną),
wilgotność względna – wyrażony w procentach stosunek ciśnienia cząstkowego pary wodnej zawartej w powietrzu do prężności pary wodnej nasyconej nad płaską powierzchnią czystej wody w tej samej temperaturze,
prężność pary wodnej – ciśnienie parcjalne (cząstkowe), wywierane przez parę wodną w powietrzu.
temperatura punktu rosy – temperatura, w której nastąpi skraplanie pary wodnej zawartej w powietrzu.
->
Maksymalna, stabilna wilgotność bezwzględna, odpowiadająca wilgotności względnej 100%, czyli maksymalnej stabilnej ilości pary wodnej w określonej ilości powietrza, silnie zależy od temperatury powietrza. Im wyższa temperatura powietrza, tym więcej pary wodnej może się w nim znajdować.
Wilgotność powietrza należy do głównych wskaźników pogody i klimatu. Para wodna zawarta w powietrzu odgrywa ważną rolę, wskazuje prawdopodobieństwo wystąpienia opadów, rosy, mgły, przymrozków. Wyższa wilgotność zmniejsza skuteczność chłodzenia ciała przez pocenie, zmniejszając szybkość odparowywania wody ze skóry, co jest uwzględniane np. we wskaźniku Humidex. Wilgotność powietrza jest ważnym parametrem określającym jakość powietrza w pomieszczeniach.
Przekroczenie maksymalnej wilgotności, np. w wyniku obniżenia temperatury powietrza poniżej punktu rosy, powoduje skraplanie się pary wodnej. Dlatego właśnie powstaje wieczorna (nocna) rosa. Nagrzane w dzień powietrze może zawierać w sobie dużo pary wodnej. Gdy przychodzi noc, powierzchnia ziemi oraz powietrze ochładzają się, w wyniku czego spada maksymalna ilość pary wodnej, która może być w nim zawarta. Nadmiar pary wodnej skrapla się w powietrzu na jądrach kondensacji lub na chłodnych powierzchniach, tworząc na powierzchni ziemi kropelki rosy.
->
Przyrząd rejestrujący temperaturę i wilgotność względną powietrza
->
Maksymalna zawartość wody (g/m³) w zależności od temperatury