Курсовая: Вода и ее применение в современных технологиях
ВВЕДЕНИЕ. 2
Глава 1 Физические свойства воды. 5
1.1 Чистая вода. 5
1.2 Плотность. 7
1.3 Точки кипения и замерзания (плавления). 9
1.4 Теплота плавления. 11
1.5 Поверхностное натяжение и прилипание. 12
1.6 Теплоемкость воды. 13
1.7 Испарение, транспирация, сублимация и конденсация. 15
1.8 Твердая вода. 16
1.9 Серебряная вода и ее применение. 18
Глава 2 Химические свойства воды. 19
2.1 Характеристика природной воды. 19
2.2 Растворимость газов в воде. 20
2.3 Растворимость твердых веществ в воде. 21
2.4 Взаимодействия воды с растворенным в ней веществом. 24
Глава 3 Использование воды в современной технике и технологиях. 27
3.1 Морская вода в промышленности.. 27
3.2 Морская вода в сельском хозяйстве. 28
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 29
ВВЕДЕНИЕ
Хотя все в природе взаимосвязано и каждая денталь важна, все же отдельнные
явления и предметы бонлее существенны, а другие менее при естественном
равновесии как живой, так и ненживой материи. Ведь нельзя же поставить в один
ряд по значимости палец и сердце. Поэтому вполне занкономерен вопрос: какое
венщество является самым главным, самым важным для нас в окружающем
материальном мире? Ответ на этот вопрос можно дать уверенно и однозначно: это
природная вода. Такой ответ, бесспорно, справедлив, во всяком случае для
нашей планеты Земля.
Если человек спустится в подземные пещеры, то они поразят его сложнейшей
системой многоэтажных помещений, конридоров, обширных залов со сводчатыми
потолками, причудливой колоннадой, то свешивающейся сверху, то растущей
снизу. В этих подземных пустотах подчас встретятся вам журчащий ручей или
целое подземнное озеро, по которому свободно можно кататься на лодке. Какой
архитектор построил этот сказочный подземный дворец? Природная вода!
Обратив свой взор к небу, человек видит облака или тучи, тянущиеся на
десятки, сотни, а иногда и на тысячи километров. Глядя, как легко они плывут
в воздушном океане, окружающем нашу планету, некоторые люди думают, что они
невесомые. Масса 1 км3 обланков около 2000 т, и состоят они опять-таки из
природнной воды.
Все люди хорошо знают текущие по суше водотонки Ч ручейки, речушки, реки.
Иногда они низвернгаются с высоты десятков и сотен метров водопаданми, на
многие сотни метров наполняя воздух мельчайншей алмазной пылью,
переливающейся в лучах солнца всеми цветами радуги. Иногда образуют мощные
пенящиеся стремнины, вытачивающие в сканлах причудливые формы. Крупные
водотоки на сотни километров пропиливают даже в плотных породах широкие, до
десятка километров, и глубокие, до многих сотен метров, долины. Все это
делает сила природной воды.
Но если обратиться к самым страшным из изнвестных нам катастроф, которые
переживали наша планета за геологическое время, а человечество за время
своего, правда, короткого существования, танким, как тайфуны, смерчи, цунами,
земле- и моретрянсения, извержения вулканов, когда нередко за немнонгие часы,
а то и минуты уничтожались целые города и гибли сотни тысяч людей, и если мы
попытаемся -вскрыть механизм природного аппарата, который вынзвал эти ужасные
катастрофы, то увидим, что и в этом случае принимала участие природная вода!
Большая часть поверхности нашей планеты, около 71%, покрыта Мировым океаном,
составляющим 97% всех поверхностных вод Земли и около половины всех вод
литосферы. Глубина Мирового океана донстигает 11 км. Если срезать сушу и
заполнить ею дно океанической чаши, то вся планета покроется слоем воды
глубиной около 3 км.
Почва и все породы, слагающие литосферу (земнную кору), также всегда содержат
воду. Это утверждение справедливо не только для увлажнненных районов. Оно
достоверно даже для таких мест, где годами не выпадает ни одной капли дожндя.
Это справедливо и для всех участков величайншей лбезводной пустыниЧСахары.
Да что Саханра! На нашей планете нет ни одного естественного предмета, тела,
пылинки, которые были бы лишены воды. Все живое и неживое содержит ее. В
огненной магме, изливающейся из жерл вулканов, также есть вода, причем в
немалом количестве.
Да и человек, на 70% состоит из воды. Чего больше всего в нашей тверндой и
жидкой пище Ч в овощах, мясе, рыбе, хлебе, крупе, молоке? Природной воды! С
каким веществом впервые знакомится новорожденный? С водой, в котонрой его
купают. Даже в первом вздохе новорожденный получает воду, которая всегда
содержится в возндухе. Где лучше всего во время отдыха чувствует себя
здоровый человек? Конечно, во время купанья в тепнлой морской, озерной или
речной воде. Недаром ненкоторые биологи предполагают, что колыбелью жизни на
Земле были мелководные лагуны, даже и в том случае, если жизнь зародилась не
на планете Земля, а была занесена на нее из межпланетного пространнства в
форме спор одноклеточных организмов.
Итак, кругом, всюду и везде, всегда и во всем,Ч природная вода! Воду с полным
правом можно назнвать вездесущей. Это не поэтическая гипербола.
Действительно, человечество во все времена стренмилось к познанию этого
удивительного вещества Ч воды, прекрасно осознавая ее исключительность. Так,
еще шесть тысячелетий назад у шумеров существонвали космогонические
представления, в которых воде уделялась главная роль: лЕще не было вверху
неба, а внизу Земли, но уже царствовали боги океана (Апсу) и моря (Тиамата).
В Месопотамии, в Вавилоне (в переводе с аккаднскогоЧврата бога),
расположенном на месте более древнего шумерского города Кадингирра, возникла
поэма лО сотворении мира, в которой задолго до появления Библии описаны
всемирный потоп и борьба божества, охраняющего мировые воды, с чудовищем
преисподней.
Тысячелетием позже древние египтяне согласно господствовавшей в их стране
космогонической теории утверждали, что вначале не было ни неба, ни земли;
окруженную густым мраком Вселенную наполнняла первичная вода.
Две тысячи шестьсот лет назад древнегреческий философ Фалес Милетский считал
воду первоисточнинком всего сущего.
В средние века алхимики приписывали воде соверншенство, обозначая ее в виде
опрокинутого равностонроннего треугольника Δ. лТела не действуют, если
не растворены Ч одно из основных положений алхимии, не утерявшее во многом
справедливости и поныне.
Крупный немецкий профессор Ф. Ауэрбах писал:
лСамое удивительное и самое лучшее Ч это вода. Американские физик Дж. Дэй и
химик К. Девис нанзывали воду зеркалом науки. Перефразируя это удачнное
утверждение, автор с неменьшим основанием может сказать, что отношение к воде
Ч зеркало ученного-естествоиспытателя. Чем серьезнее он к ней отнносится, тем
выше как ученый стоит в ряду своих коллег. Автор обращает также внимание на
то, что без воздуха жизнь возможна (анаэробы), а без воды ее нет.
Известный французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери сказал о природной
воде следующее: лНельзя сказать, что ты необходима для Жизни, ты сама
Жизнь... Ты самое большое богатство в мире.
Один из крупнейших специалистов по физической химии воды Э. X. Фрицман в
своей классической моннографии о природе воды [1935] утверждал: лНи одно из
природных веществ не играет такой выдаюнщейся и существенной роли на
поверхности земного шара и в прилегающих слоях, как вода... наука и технника
подтвердили старое основное положение человенчества: вода есть то, из чего
происходит все, другими словами название aqua вполне себя оправдывает: aqua
omnia sunt [1935, с. 5, 157].
Лучше всех из современных мыслителей значение воды определил крупнейший
ученый, основоположник ряда новых научных дисциплин, биохимик и минера' лог,
академик В. И. Вернадский: лВода стоит особнянком в истории нашей планеты.
Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход
основных, самых грандиозных, геологических пронцессов. Нет земного
веществаЧминерала, горной породы, живого тела, которое ее бы не заключало.
Все земное вещество... ею проникнуто и охвачено [1960,с. 16].
Глава 1 Физические свойства воды.
Среди всех веществ, изучаемых физиками и
физико-химиками, вода во многих
отношенниях является самым трудным.
В. В. Шуленкин, 1968
1.1 Чистая вода.
Разумеется, под чистой водой мы подразумеваем не санитарно безупречную
жидкость, а воду, отвечаюнщую по составу привычной нам со школьной скамьи
химической формуле Н2О. При этом относительная атомная масса
водорода, входящего в состав соединенния, равна 1, а кислорода 16, никаких
других веществ в форме растворенных или взвешенных примесей вода не содержит.
Такой окиси водорода, состоящей из двух весовых частей водорода и шестнадцати
весонвых частей кислорода, в природе в чистом виде не существует, да и
искусственно получить такое вещенство даже в современных лабораториях крайне
труднно, а если и возможно, то только на очень короткий отрезок времени,
измеряемый секундами. [3]
Природная вода, где бы она ни находилась и в канком бы агрегатном состояннии
(газообразном, жидком или твердом) ни была, всегда представляет собой раствор
других веществ, газообразных, жидких или твердых, а также содернжит подчас в
незначительных количествах другие воды (с другими относительными атомными
массами водорода и кислорода и другими свойствами). Стало быть, вода Ч
понятие собирательное.
Что же представляет сонбой та идеальная лчистая вода Н
2О с
физической точки зрения? Как и больншинство веществ, вода состоит из молекул, а
последнние из атомов. Структура атома следующая: вокруг положительно
заряженного протонного ядра на опренделенных уровнях по различным орбитам
движутся отрицательно заряженные электроны, образующие электронное облако.
Число электронов в каждой оболочке для атома каждого элемента строго
опреденленное. Так, у атома водорода лишь одна оболочка с единственным
электроном, а у атома кислорода Ч две оболочки: внутренняя с двумя электронами
и внешняя с шестью. Образование молекулы воды из двух атомов водорода и одного
атома кислорода (рис. 1). Два атома водорода замещают вакансию двух недостающих
(до восьми) электронов наружной оболочки для ее устойчивости.
Можно было бы предполагать, что атом кислоронда и два атома водорода в молекуле
воды образуют у центрального атома кислорода угол, близкий к 180
