AGUA:

Blog sobre la composición, distribución y todo lo que tiene que ver con el agua y sobre como cuidarla ya que aveces la gente es muy inconciente y esto nos dañara en un futuro a todos!

lunes, 21 de febrero de 2011

3.1 Tanta agua y nos podemos morir de sed

3.1.1. Distribución del agua en la Tierra.

El agua es fundamental para todas las formas de vida conocida. Los humanos consumen agua potable. Los recursos naturales se han vuelto escasos con la creciente población mundial y su disposición en varias regiones habitadas es la preocupación de muchas organizaciones gubernamentales.
Las fuentes superficiales de agua dulce, como lagos y ríos, solamente corresponden a unos 93,100 kilómetros cúbicos (22,300 millas cúbicas), lo que representa un 1/150 del uno por ciento del total del agua. A pesar de esto, los ríos y lagos son la principal fuente de agua que la población usa a diario. 
El total del agua presente en el planeta, en todas sus formas, se denomina hidrosfera. El agua cubre 3/4 partes (71%) de la superficie de la Tierra. Se puede encontrar esta sustancia en prácticamente cualquier lugar de la biosfera y en los tres estados de agregación de la materia: sólido, líquido y gaseoso.
El 97 por ciento es agua salada, la cual se encuentra principalmente en los océanos y mares; sólo el 3 por ciento de su volumen es dulce. De esta última, un 1 por ciento está en estado líquido. El 2% restante se encuentra en estado sólido en capas, campos y plataformas de hielo o banquisas en las latitudes próximas a los polos. Fuera de las regiones polares el agua dulce se encuentra principalmente en humedales y, subterráneamente, en acuíferos.
El agua representa entre el 50 y el 90% de la masa de los seres vivos (aproximadamente el 75% del cuerpo humano es agua; en el caso de las algas, el porcentaje ronda el 90%).
En la superficie de la Tierra hay unos 1.386.000.000 km3 de agua que se distribuyen de la siguiente forma:


Distribución del agua en la Tierra
Situación del agua
Volumen en km³
Porcentaje

Agua dulce
Agua salada
de agua dulce
de agua total

Océanos y mares
-
1.338.000.000
-
96,5

Casquetes y glaciares polares
24.064.000
-
68,7
1,74

Agua subterránea salada
-
12.870.000
-
0,94

Agua subterránea dulce
10.530.000
-
30,1
0,76

Glaciares continentales y Permafrost
300.000
-
0,86
0,022

Lagos de agua dulce
91.000
-
0,26
0,007

Lagos de agua salada
-
85.400
-
0,006

Humedad del suelo
16.500
-
0,05
0,001

Atmósfera
12.900
-
0,04
0,001

Embalses
11.470
-
0,03
0,0008

Ríos
2.120
-
0,006
0,0002

Agua biológica
1.120
-
0,003
0,0001

Total agua dulce
35.029.110
100
-

Total agua en la tierra
1.386.000.000
-
100



Para una descripción detallada de donde se encuentra el agua de la Tierra, mira el gráfico de barras de abajo.


3.1.2 Calidad del agua.
 
Este termino es relativo a la composición del agua en la medida en que esta es afectada por la concentración de sustancias ya sea toxicas o producidas por procesos naturales.
De acuerdo con lo anterior, tanto los criterios como los estándares y objetivos de calidad de agua variarán dependiendo de si se trata de agua para consumo humano (agua potable), para uso agrícola o industrial, para recreación, para mantener la calidad ambiental, etc.
Los límites tolerables de las diversas sustancias contenidas en el agua son normadas por la Organización Mundial de la Salud (O.M.S.), la Organización Panamericana de la Salud (O.P.S.), y por los gobiernos nacionales, pudiendo variar ligeramente de uno a otro.
 


3.1.3 Fuentes de contaminación del agua.





Métodos De Prevención:
  • Usar un tratamiento avanzado de los desechos para remover los fosfatos provenientes de las plantas industriales y de tratamiento antes de que lleguen a un lago.
  • Prohibir o establecer límites bajos de fosfatos para los detergentes.
  • A los agricultores se les puede pedir que planten árboles entre sus campos y aguas superficiales.
Métodos De Limpieza:
  • Dragar los sedimentos para remover el exceso de nutrientes.
  • Retirar o eliminar el exceso de maleza.
  • Controlar el crecimiento de plantas nocivas con herbicidas y plaguicidas.
  • Bombear aire para oxigenar lagos y rebalses.


Se entiende por contaminación del medio hídrico o contaminación del agua a la acción o al efecto de introducir materiales o inducir condiciones sobre el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación a sus usos posteriores o sus servicios ambientales.

¿Qué contamina el agua?
  • Agentes patógenos.- Bacterias, virus, protozoarios, parásitos que entran al agua provenientes de desechos orgánicos.
  • Desechos que requieren oxígeno.- Los desechos orgánicos pueden ser descompuestos por bacterias que usan oxígeno para biodegradarlos. Si hay poblaciones grandes de estas bacterias, pueden agotar el oxígeno del agua, matando así las formas de vida acuáticas.
  • Sustancias químicas inorgánicas.- Acidos, compuestos de metales tóxicos (Mercurio, Plomo), envenenan el agua.
  • Los nutrientes vegetales pueden ocasionar el crecimiento excesivo de plantas acuáticas que después mueren y se descomponen, agotando el oxígeno del agua y de este modo causan la muerte de las especies marinas (zona muerta).
  • Sustancias químicas orgánicas.- Petróleo, plásticos, plaguicidas, detergentes que amenazan la vida.
  • Sedimentos o materia suspendida.- Partículas insolubles de suelo que enturbian el agua, y que son la mayor fuente de contaminación.
  • Sustancias radiactivas que pueden causar defectos congénitos y cáncer.
  • Calor.- Ingresos de agua caliente que disminuyen el contenido de oxígeno y hace a los organismos acuáticos muy vulnerables.

3.2. Importancia del agua para la humanidad:

3.2.1 Agua para la agricultura, la industria y la comunidad
La mayor parte del agua se destina a la agricultura, y es utilizada para irrigar los cultivos. La relación directa entre recursos hídricos y producción de alimentos es crítica por tanto para una población humana en constante crecimiento. La irrigación absorbe hasta el 90% de los recursos hídricos de algunos países en desarrollo


Actualmente la agricultura supone una importante presión sobre las masas naturales de agua, tanto en cantidad como en calidad. Así, el agua que precisan los regadíos supone una disminución de los caudales naturales de los ríos y un descenso de los niveles de las aguas subterráneas que ocasionan un efecto negativo en los ecosistemas acuáticos. Por ejemplo, en España se riegan 3,4 millones de hectáreas que supone el 7% de la superficie nacional y emplea el 80% de los recursos hídricos disponibles.


La industria precisa el agua para múltiples aplicaciones, para calentar y para enfriar, para producir vapor de agua o como disolvente, como materia prima o para limpiar. La mayor parte, después de su uso, se elimina devolviéndola nuevamente a la naturaleza. Estos vertidos, a veces se tratan, pero otras el agua residual industrial vuelve al ciclo del agua sin tratarla adecuadamente. La calidad del agua de muchos ríos del mundo se está deteriorando y está afectando negativamente al medio ambiente acuático por los vertidos industriales de metales pesados, sustancias químicas o materia orgánica. También se puede producir una contaminación indirecta: residuos sólidos pueden llevar agua contaminada u otros líquidos, el lixiviado, que se acaban filtrando al terreno y contaminando acuíferos si los residuos no se aíslan adecuadamente


El agua es fundamental para varios procesos industriales y maquinarias, como la turbina de vapor, el intercambiador de calor, y también su uso como disolvente químico. El vertido de aguas residuales procedentes de procesos industriales causan varios tipos de contaminación como: la contaminación hídrica causada por descargas de solutos y la contaminación térmica causada por la descarga del refrigerante.
Otra de las aplicaciones industriales es el agua presurizada, la cual se emplea en equipos de hidrodemolición, en máquinas de corte con chorro de agua, y también se utiliza en pistolas de agua con alta presión para cortar de forma eficaz y precisa varios materiales como acero, hormigón, hormigón armado, cerámica, etc. El agua a presión también se usa para evitar el recalentamiento de maquinaria como las sierras eléctricas o entre elementos sometidos a un intenso rozamiento.





3.2.2. Purificación del agua

El agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada por las actividades humanas, que ya no sea útil, sino nociva, es por eso que se han creado varias formas de purificar el agua como las que se encuentran a continuacion:


  • Purificacion de agua por sedimentacion: La sedimentación consiste en dejar el agua de un contenedor en reposo, para que los sólidos que posee se separen y se dirijan al fondo, mientras mayor sea el tiempo de reposo mayor será el asentamiento y consecuentemente la turbidez será menor, haciendo el agua más transparente.
  • Purificacion de agua por filtracion: La filtración es el proceso de separar un sólido del líquido en el que está suspendido al hacerlos pasar a través de un medio poroso (filtro) que retiene al sólido y por el cual el líquido puede pasar fácilmente
  • Purificacion de agua por desinfeccion: Se refiere a la destrucción de los microorganismos patógenos del agua ya que su desarrollo es perjudicial para la salud. Se puede realizar por medio de ebullición que consiste en hervir el agua durante 1 minuto, Cuando no se puede hervir el agua se puede hacer por medio de un tratamiento químico comunmente con cloro o yodo.
  • Purificacion del agua por cloracion: Cloración es el procedimiento para desinfectar el agua utilizando el cloro o alguno de sus derivados, como el hipoclorito de sodio o de calcio. En las plantas de tratamiento de agua de gran capacidad, el cloro se aplica después de la filtración. Para obtener una desinfección adecuada, el cloro deberá estar en contacto con el agua por lo menos durante veinte minutos
  • Purificacion del agua por ozono: Es el desinfectante más potente que se conoce, el único que responde realmente ante los casos difíciles. No comunica ni sabor ni olor al agua; la inversión inicial de una instalación para tratamiento por ozono es superior a la de cloración pero posee la ventaja que no deja ningún residuo.
  • Purificacion del agua por rayos ultravioleta: La desinfección por ultravioleta usa la luz como fuente encerrada en un estuche protector, montado de manera que, cuando pasa el flujo de agua a través del estuche, los rayos ultravioleta son emitidos y absorbidos dentro del compartimiento. Cuando la energía ultravioleta es absorbida por el mecanismo reproductor de las bacterias y virus, el material genético (ADN/ARN) es modificado, de manera que no puede reproducirse. Los microorganismos se consideran muertos y el riesgo de contraer una enfermedad, es eliminado.
3.3.1. Estructura y propiedades de los líquidos. Modelo cinético molecular de los líquidos

La diferencia entre la estructura de los gases, líquidos y sólidos se puede entender fácilmente si se comparan las densidades de las sustancias. En el caso de líquidos, su densidad es 800 veces más grande que la de los gases.
Algunos líquidos, literalmente fluyen al igual que la maleza, mientras que otros fluyen con facilidad, la resistencia a fluir se conoce con el nombre de viscosidad. Entre mayor es la viscosidad, el liquido fluye mas lentamente








Table: Diferentes densidades para sólido, líquido y gas.
Sólido (g/cm$ ^{3}$)Líquido (g/cm$ ^{3}$)Gas (g/cm$ ^{3}%
$)
Ar1.651.400.001784
N$ _{2}$1.0260.80810.001251
O$ _{2}$1.4261.1490.001429
Un liquido está formado por moléculas que están en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas chocan miles de millones de veces en un segundo  En un liquido, las fuerzas de atracción son aun suficientemente intensa para limitar a las moléculas en su movimiento dentro de un volumen definido, pero no son tan poderosas como para hacer que las moléculas guarden una posición precisa dentro del liquido.
Las fuerzas de atracción en un liquido causan que las moléculas permanezcan juntas, y el aumento de la presión casi no produce efectos sobre el volumen, debido a que hay poco espacio libre dentro del cual se puedan aglomerar las moléculas. Por tanto, los líquidos son prácticamente incompresibles. De manera semejante, los cambios en la temperatura solo ocasiona pequeños cambios en el volumen. El aumento del movimiento molecular va acompañado de una elevación de la temperatura y tiende a aumentar la distancia intermolecular, pero a esto se opone las poderosas fuerzas de atracción.






3.3 El por qué de las maravillas del agua

3.3. El por qué de las maravillas del agua:

3.3.2 propiedades del agua:
Puntos de fusión: El punto de fusión o la temperatura de fusión es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido, o a la inversa. También se denomina punto o temperatura de solidificación.  La temperatura de fusión del agua a una presión de 1 atm es de 0 °C
0°C
Punto de ebullición: El punto de ebullición normal del agua es 100 °C porque ésta es la temperatura a la cual la presión del vapor del agua es 760 mmHg, o 1 atmósfera. Es decir que bajo condiciones normales, cuando la presión de la atmósfera es aproximadamente 760 mmHg, el agua tiene un punto de ebullición de 100 °C
Densidad: La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión.
A la presión normal (1 atmósfera), el agua líquida tiene una mínima densidad a los 100 °C, donde tiene 0,958 kg/L. Mientras baja la temperatura, aumenta la densidad (por ejemplo, a 90 °C tiene 0,965 kg/L) y ese aumento es constante hasta llegar a los 4,0 °C donde alcanza una densidad de 1 kg/L. A esa temperatura (4,0 °C) alcanza su máxima densidad (a la presión mencionada). A partir de ese punto, al bajar la temperatura, la densidad comienza a disminuir, aunque muy lentamente, hasta que a los 0 °C disminuye hasta 0,9999 kg/L. Cuando pasa al estado sólido (a 0 °C), ocurre una brusca disminución de la densidad pasando de 0,9999 kg/L a 0,917 kg/L.
Capacidad calorífica
El agua posee una capacidad calorífica muy elevada, es necesaria una gran cantidad de calor para elevar su temperatura 1.0 °K. Para los sistemas biológicos esto es muy importante pues la temperatura celular se modifica muy poco como respuesta al metabolismo. De la misma forma, los organismos acuáticos, si el agua no poseyera esa cualidad, se verían muy afectados o no existirían.

Calores latentes de fusión y evaporación
Para medir el calor de vaporización se coloca un recipiente metálico con una masa m de agua sobre un hornillo eléctrico de potencia P.
La temperatura inicial del agua es Ta. A medida que transcurre el tiempo, se va elevando la temperatura del agua, hasta que entra en ebullición a 100 ºC. Anotamos el tiempo t1.
El agua se evapora, disminuyendo el nivel de agua en el recipiente hasta que toda el agua se ha convertido en vapor. Anotamos el tiempo t2 que transcurre desde el comienzo de la ebullición hasta que se consume el agua.
Tendremos las siguientes relaciones
P·t1=m·c·(100-Ta)
P·t2=m·Lv
Donde Lv es el calor de evaporación del agua que trataremos de determinar,
Eliminamos la cantidad desconocida P en el sistema de dos ecuaciones, y despejamos Lv.
La medida del calor latente de evaporación del agua es problemática, ya que es difícil determinar el momento en el que el agua entra en ebullición y el momento en el que el agua se evapora completamente.

Tensión superficial
La tensión superficial del agua, es el efecto físico que “endurece” la capa superficial del agua en reposo y permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris) desplazarse por la superficie del agua sin hundirse.
Los detergentes tienen la capacidad para romper esta tensión superficial del agua, es por esto (y por muchas otras razones) que verter este tipo de químicos en las aguas puede ocasionar la ruptura del ecosistema y la desaparición de las especies que en el viven.
Poder disolvente
El poder disolvente del agua
La estructura de la molécula de agua la hace capaz de actuar como un disolvente poderoso de muchas sustancias. Si se introduce un cristal de cloruro de sodio en agua, las moléculas de agua rodean a los iones de sodio y cloro, atrayéndolos por sus extremos negativos o positivos, respectivamente.
El movimiento de las moléculas de agua arrastra a los iones que se dispersan por ella, formando una disolución de cloruro de sodio en agua. Ello hace que en la naturaleza exista un enorme número de disoluciones acuosas.

3.3.3 Composición del agua

El agua es un líquido constituido por dos sustancias gaseosas: oxigeno e hidrógeno, un volumen de oxigeno por 2 de hidrógeno; su fórmula química es el H2O.
La composición del agua la podemos comprobar efectuando la electrólisis de dicha sustancia.
Electrolisis.- Consiste en la descomposición mediante una corriente eléctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos. La palabra electrólisis procede de dos radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que quiere decir ruptura.
La electrólisis del agua nos permite:

Comprobar que el agua es un compuesto de hidrógeno y oxígeno.
Ver la relación en la que se encuentran estos gases: 2 volúmenes de hidrogeno por 1 de oxígeno. ¡La famosa H2O!
Comprender la diferencia entre reacciones endotérmicas y exotérmicas.

La síntesis del agua es lo inverso a la electrolisis y esta parte del hidrógeno y oxígeno mediante una chispa eléctrica.