מצבי מים

מים הם המשאב היקר ביותר של האדם ושל כל היצורים החיים על הפלנטה. משאב זה הוא אלמנט שמסוגל להיות במצבים שונים באופן טבעי. ה מצבי מים הם חשובים מאוד במחזור ההידרולוגי כדי לבסס זרימה רציפה אוניברסלית.

מסיבה זו, אנו הולכים להקדיש מאמר זה לספר לכם מהם המצבים העיקריים של המים, מהם המאפיינים שלהם והחשיבות של כל אחד מהם.

מצבי מים

כולנו יודעים מה זה מים ואנחנו מכירים את שלוש הצורות שלהם, הידועות כמצבים הפיזיים שלה: נוזל (מים), מוצק (קרח) וגזי (קיטור). אלו שלוש הצורות שבהן ניתן למצוא מים בטבע מבלי לשנות כלל את הרכבם הכימי: H2O (מימן וחמצן).

מצב המים תלוי בלחץ העוטף אותם ובטמפרטורה שאליה הם נחשפים, כלומר בתנאי הסביבה. לכן, על ידי מניפולציה של תנאים אלה, ניתן להמיר מים נוזליים למצב מוצק או גזי ולהיפך.

בהתחשב בחשיבותם של המים לחיים ולשפע שלהם על פני כדור הארץ, המצב הפיזי שלך משמש כאסמכתא במערכות מדידה רבות ולכן ניתן להשוות עם חומרים וחומרים אחרים.

תכונות מים

בגלל מתח פני השטח, חרקים ועכבישים יכולים לנוע במים. מים הם חומר חסר ריח, חסר צבע וטעם בעל pH ניטרלי (7, לא חומצי ולא אלקליין). הוא מורכב משני אטומי מימן ואטום חמצן אחד בכל מולקולה.

לחלקיקים שלו יש כוחות מלוכדים עצומים שמחזיקים אותם יחד, ולכן יש לו מתח פנים משמעותי (שחלק מהחרקים משתמשים בו כדי "ללכת" על המים) ודורש אנרגיה רבה כדי לשנות את מצבו הפיזי.

מים ידועים בתור "הממס האוניברסלי" כי הוא יכול להמיס יותר חומרים מכל נוזל אחר. בנוסף, זהו תרכובת חיונית לחיים והוא קיים בכמויות גדולות בכל היצורים החיים. המים מכסים שני שלישים מהשטח הכולל של הפלנטה שלנו.

מצבי מים שונים ומאפייניהם

נוזלי

במצב נוזלי, המים נוזלים וגמישים. המצב שאליו אנו קשורים ביותר הוא נוזלי, שהוא המצב הצפוף והבלתי מובן ביותר, והנפוץ ביותר על הפלנטה שלנו. במצבו הנוזלי, חלקיקי המים קרובים זה לזה, אך לא קרובים מדי זה לזה. לכן, למים נוזליים יש את הגמישות והנזילות של נוזלים, אך מאבדים את צורתם כדי לקבל את צורת המיכל המכיל אותם.

לכן, מים נוזליים דורשים תנאים מסוימים של אנרגיה (חום, טמפרטורה) ולחץ. מים הם נוזל בטמפרטורות שבין 0 ל-100 מעלות צלזיוס ובלחץ אטמוספרי רגיל. עם זאת, אם הוא נתון ללחצים גבוהים יותר (מים מחוממים), הוא יכול לחרוג מנקודת הרתיחה שלו ובמצב נוזלי יכול להגיע לטמפרטורה קריטית של 374 מעלות צלזיוס, הטמפרטורה הגבוהה ביותר שבה גז יכול להתנזל. מים נוזליים נמצאים בדרך כלל באוקיינוסים, אגמים, נהרות ומשקעים תת-קרקעיים, אך הם נמצאים גם בתוך אורגניזמים חיים.

מצב מוצק

המצב המוצק של המים, המכונה לעתים קרובות קרח, זה מושג על ידי הפחתת הטמפרטורה שלו ל-0 מעלות צלזיוס או פחות. אחת המוזרות של מים קפואים היא שהם מוסיפים נפח לעומת הצורה הנוזלית. כלומר, קרח פחות צפוף ממים (בגלל זה קרח צף).

מראה הקרח קשה, שביר ושקוף, ומשתנה מלבן לכחול, בהתאם לטוהר ולעובי השכבה. בתנאים מסוימים, יכול להישאר באופן זמני במצב מוצק למחצה הנקרא שלג.

מים מוצקים נמצאים בדרך כלל בקרחונים, פסגות הרים, פרמאפרוסט (פרמאפרוסט), וכוכבי הלכת החיצוניים של מערכת השמש ובמקפיאי המזון שלנו.

גזי

המצב הגזי של המים, המכונה קיטור או אדי מים, הוא מרכיב נפוץ באטמוספירה שלנו ואף נוכח בכל נשימה שאנו נושמים. בלחץ נמוך או בטמפרטורה גבוהה, המים מתאדים ונוטים לעלות מכיוון שאדי המים צפופים פחות מאוויר.

כל עוד נמצאים בגובה פני הים (1 אטמוספירה), המעבר למצב הגזי מתרחש ב-100 מעלות צלזיוס. מים גזים יוצרים את העננים שאנו רואים בשמים, נמצאים באוויר שאנו נושמים (במיוחד בנשיפה שלנו), ובערפל המופיע בימים קרים ולחים. אם נשים סיר מים לרתיחה, נוכל גם לראות את זה.

שינויים במצב המים

כפי שראינו בחלק מהמקרים הקודמים, מים יכולים להשתנות ממצב אחד לאחר פשוט על ידי שינוי תנאי הטמפרטורה שלהם. ניתן לעשות זאת בכיוון זה או אחר, ואנו ניתן לכל תהליך אחר שם משלו:

• אידוי. המעבר מנוזל לגז מעלה את טמפרטורת המים ל-100 מעלות צלזיוס. זה מה שקורה עם מים רותחים, ולכן הם מתאפיינים בבעבוע.
• הִתְעַבּוּת. הפיכה מגזי לנוזל על ידי איבוד חום. זה מה שקורה כאשר אדי מים מתעבים על מראה בחדר האמבטיה: משטח המראה קריר יותר והאדים המושקעים עליו הופכים לנוזלים.
• קְפִיאָה. המעבר מנוזל למוצק מוריד את טמפרטורת המים מתחת ל-0 מעלות צלזיוס. מים קופאים ויוצרים קרח, כפי שקורה במקררים שלנו או בפסגות הרים.
• הַתָכָה: הופכים מים מוצקים לנוזלים, מחממים לקרח. תהליך זה נפוץ וניתן לראות אותו כאשר אנו מוסיפים קרח למשקה.
• הַאֲצָלָה. תהליך המעבר ממצב גזי למצב מוצק, במקרה זה מאדי מים ישירות לקרח או שלג. כדי שזה יקרה יש צורך בתנאים מאוד ספציפיים של טמפרטורה ולחץ, ולכן התופעה הזו מתרחשת על ראשי הרים, למשל, בבצורת באנטארקטיקה, שבה אין מים נוזליים.
• סובלימציה הפוכה: המרה ישירה של מוצק לגז, כלומר מקרח לקיטור. אנו יכולים לראות אותו בסביבות יבשות מאוד, כמו הטונדרה הקוטבית עצמה או בראשי ההרים, כאשר ככל שקרינת השמש גדלה, רוב הקרח עובר סובלימציה ישירות לגז מבלי לעבור שלב נוזלי.

אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על מצבי המים ומאפייניהם.