Atmosferdeki su, Dünya’nın yüzeyinde ve yeraltında olduğu gibi üç şekilde oluşur: bir gaz (su buharı), bir sıvı (sıvı su) ve bir katı (buz) olarak. Bu sahnede atmosferdeki sıvı su, bulutlardaki minik damlalar ve bulutlardan düşen yağmur damlaları olarak ifade edilir. Kar olarak ifade edilen buz kristalleri yüzeydedir, ancak bazı bulutlarda küçük kristaller olarak da bulunur. Su buharı da mevcuttur, ancak açık değildir – her zaman görünmez bir gaz olarak ortaya çıkar. Atmosferin geri kalanı gibi bulutlar da su buharı içerir, ancak yalnızca havadaki damlalar ve buz kristalleri görülebilir.
Galapagos Adaları’nda olduğu gibi minik su damlaları da sis ve sis oluşturur . Bu tür nem, doğrudan atmosferden veya yapraklarda ve diğer sert yüzeylerde oluşan sıvı sudan (çiy) , sisin sürdürdüğü bitki örtüsünde otlayan Dev Kaplumbağanın (~ 1 m çapında) arkasında otlayan olağandışı bitkileri besler. .
Suyun Bazı Önemli Özellikleri Nelerdir?
Suyun (H2O) iki hidrojen atomuna güçlü bir şekilde bağlanmış bir oksijen atomundan oluşan bir molekül olduğunu hatırlayın. Hidrojen atomlarının asimetrik dizilişi, molekülün hidrojen atomlarının yanında pozitif, karşı tarafta oksijen atomunun yanında negatif yüke sahip olmasına neden olur. Bu yük dağılımına sahip bir molekülün kutupsal olduğu söylenir ve suyun kutupsal doğası, bu kadar iyi bir çözücü olmasının nedenidir (diğer maddeleri çözebilir). Bu kutupsal karakterin başka birçok sonucu vardır.
Bir su molekülünün pozitif tarafı, bitişik su molekülünün negatif tarafına çekilir ve bitişik su moleküllerini bir arada tutma eğiliminde olan zayıf bir bağ (yani bir hidrojen bağı) oluşturur. Bu çekim, suyun akıp gitmek yerine ayrı bir damla olarak bir arada kalma eğilimine neden olan şeydir. Suyun ayrı bir dış yüzeyle bir arada kalma eğilimine yüzey gerilimi denir. Bulutlarda olduğu gibi atmosferde küçük su damlalarının oluşmasına izin vermek ve bu küçük damlaların daha büyük damlalar halinde birleşerek bir yağmur damlası oluşturmasına izin vermek için yüzey geriliminin üstesinden gelinmesi gerekir. Buharlaşma sırasında yüzey geriliminin de üstesinden gelinmesi gerekir, çünkü su moleküllerini havaya kaçmalarına izin vermek yerine sıvının içinde tutma eğilimindedir.
Yüzey gerilimi, suyun kendini bu nemli bez gibi diğer nesnelere yapışmasına izin verir. Nemin bezi su seviyesinden daha yükseğe tırmandığına dikkat edin. Suyun bu küçük boşluklar içinde yukarı doğru hareket etme kabiliyetine kılcal hareket denir. Kılcal hareket, topraktaki sıvı suyun yukarı doğru hareketinde önemlidir ve toprak suyunu buharlaşabileceği yüzeye doğru çeker. Bitkilerde de önemlidir, suyun köklerden dallardan yapraklara yükselmesine izin verir.
Su Molekülleri Sıvı Su ve Su Buharı Arasında Nasıl Hareket Eder?
Su molekülleri, sistemin enerjisindeki değişikliklere yanıt olarak üç hal – gaz, sıvı ve katı – arasında hareket eder, çoğunlukla termal enerjide güneşlenmeden (veya eksikliğinden) değişir. Bireysel moleküller düzeyinde durumdaki bu tür değişiklikler sırasında gerçekte ne olur? Burada, su moleküllerinin sıvı ve buhar arasındaki hareketine daha yakından bakıp, moleküllerin enerji seviyelerinin değişimi nasıl tetiklediğine odaklanıyoruz.
1. Bu şekil, her durumda su moleküllerinin enerji seviyeleri için renk kodlu olduğu, sarı, turuncu ve kırmızı düşük enerji seviyelerini ve yeşil, mavi ve mor yüksek enerji seviyelerini temsil eden tamamen kapalı bir su ve hava kabını göstermektedir. . Kaptaki renklere bağlı olarak, su buharı molekülleri (havadaki) ortalama olarak sıvıdaki su moleküllerinden daha yüksek enerji seviyelerine sahip olma eğilimindedir.
2. Bununla birlikte, havadaki bazı moleküllerin sudakilerle benzer enerji seviyelerine (bu şekilde morumsu kırmızı) sahip olduğuna dikkat edin. Buhar moleküllerinin enerji seviyeleri yeterince düşükse, bu düşük enerjili moleküller yoğunlaşacak ve sıvıya katılacaktır. Benzer şekilde, sıvının bazı molekülleri buharlaşmak ve buhar fazına geçmek için yeterli enerjiye sahip olacaktır.
3. Şeklin sağ tarafındaki grafikler (histogramlar) havada (üst histogram) ve sudaki (alt histogram) çeşitli enerji seviyelerinde moleküllerin frekansını gösterir. Genel olarak, hava histogramının zirvesinin su (sıvı) histogramının zirvesinden daha sağda (daha yüksek enerji seviyelerine doğru) olmasıyla ifade edildiği gibi, havadaki enerji seviyeleri daha yüksektir. Buharın bu daha yüksek enerjisi, büyük ölçüde, moleküllerin sıvı halinden buhar hallerine geçerken esas olarak güneşlenmeden kazandıkları enerji olan gizli buharlaşma ısısından kaynaklanmaktadır. Durumdaki değişikliklerin (buharlaşma veya yoğunlaşma) meydana geldiği kritik enerji seviyesi, her iki grafikte ortak olan kesikli, dikey gri çizgi ile gösterilir. Bu sistem, sıvıdan gaza, zıt yönde hareket eden moleküllerin çoğu değiştiğinde denge halindedir.
4. Sıvı ve buhardaki moleküllerin enerjilerinin örtüşmesi nedeniyle, moleküller sürekli olarak bir durumdan diğerine hareket eder. Bu şekil, sıvıdaki bazı moleküllerin su yüzeyinden kaçıp bir su buharı molekülü (buharlaşma) haline gelmek için yeterince yüksek enerji durumlarına ulaştığını göstermektedir. Aksine, bazı buhar molekülleri sıvıya katılacakları (yoğunlaşma) enerji seviyelerinde yeterince düşük olacaktır. Denge durumunda, sıvı ve buhar arasında eşit bir su molekülü alışverişi vardır.
5. Su ve hava Güneş tarafından veya bir ocakta ısıtıldığında olduğu gibi tüm sistem daha yüksek genel enerji seviyesindeyse, sıvıdaki birçok molekül daha enerjik hale gelir ve kaçmalarına izin verecek kadar yüksek enerji seviyelerine ulaşır. hava (yani buharlaşır). Havadaki daha az gaz molekülü, sıvıya yoğunlaşmak için yeterince düşük enerji seviyelerine sahiptir. Sistemin enerjisinin artması sonucunda artan buharlaşma, sıvı su kütle kaybederken gaz moleküllerinin (su buharı) sayısının artmasına neden olur.
6. Sistemin, soğutulduğu zamanki gibi daha düşük genel enerji seviyeleri varsa, daha fazla gaz molekülü sıvıya yoğunlaşırken, sıvıdaki daha az molekül buharlaşır. Su yüzeyinde buharlaşmak yerine daha fazla su molekülü yoğunlaştığı için sıvı kütle kazanır. Bunun aksine gaz, su moleküllerini kaybeder ve havadaki su buharı miktarında bir azalmaya neden olur. Buhardan sıvıya bu transfer, soğuk bir bardak veya içecek kutusunun dışında su damlaları yoğunlaştığında gerçekleşir.
Buzun İçine ve Dışına Hareket
Su molekülleri buz (katı hal) ile sıvı ve gaz halleri arasında hareket ettiğinde benzer süreçler meydana gelir. Buz ve sıvı su temas ettiğinde, buzdaki bazı moleküllerin enerji seviyeleri, sıvıdakilerin bir kısmı ile çakışacaktır. Bazı moleküller buzdan suya geçecek (eriyecek) ve diğerleri ters yönde hareket edecek (donma). Aynı şekilde, buz ve buhar birbirine temas ettiğinde, buhardaki bazı moleküller katı buz haline gelir ( çökelme ), oysa buzdaki bazı moleküller buhara doğru hareket eder (süblimasyon). Her yönde kaç hareket ve bunun sonucunda oluşan kütle kazançları ve kayıpları, sistemin genel enerji düzeyine bağlıdır. Denge varsa, aynı sayıda molekül zıt yönlerde hareket edecektir.ama genellikle buz, sıvı veya buhar diğer durumlardan birine kütle kaybediyor.
