물 과학을 이해하십시오

공간의 깊이에서 지구가 보이면 파란 점으로 나타납니다. 표면의 70 % 이상이 물로 덮여 있기 때문입니다. 물은 많은 행성에도 존재하며 목성과 토성의 여러 달이 상당한 수자원을 가진 것으로 생각됩니다. 그러나 지구는 의심 할 여지없이 물이 결정적인 존재를 가진 우리 태양계의 한 몸입니다. 물과 생명이 처음부터 번성 한 물리적 특성 덕분입니다. 물은 우리에게 너무 친숙하기 때문에 우리는 종종 놀라운 물질이 무엇인지 잊어 버립니다.

물은 정확히 무엇입니까?

물은 H2O, 수소 원자와 하나의 산소로 구성된 간단한 분자입니다. 지구에서 자연적으로 발견되는 온도 범위에서 고체, 액체 및 가스로 존재하는 유일한 물질입니다. 물은 투명하지만 완전히 무색은 아닙니다. 대기의 분자가 다른 색상보다 푸른 빛을 더 많이 흩어지기 때문에 하늘이 푸른 색이기 때문에 대량의 물은 바다이든 빙하 얼음의 극적인 블루스 (바다와 호수도 푸른 하늘을 반영하여 더 푸른 것처럼 보이게합니다). 우리는 놀라운 특성을 가지고 있기 때문에 지구상에 너무 많은 물을 가지고있어서 매우 운이 좋다.

그것에 대해 특별한 점은 무엇입니까?

물은 인상적인 용매이므로 물건을 녹이는 데 매우 능숙합니다. 이것이 부분적으로 살아있는 유기체에 그렇게 가치가있는 이유이며, 살아있는 세포에서 수많은 화학 물질을위한 수송 유체 역할을합니다. 물을 그렇게 좋은 용매로 만드는 것은 물질의 원자를 달라 붙이고 분리하는 능력이며, 이는 비정상적으로 강한 수소 결합 덕분입니다. 이것은 수소 원자와 질소, 산소 및 불소와 같은 다른 원자 사이의 전기적 인력으로 물을 특별하게 만드는 효과입니다. 물 분자 사이의 수소 결합은 또한 분리하기 어렵게하여 끓는점을 올려줍니다. 이 효과가 없으면 물은 약 -70 ° C에서 끓입니다. 그것은 지구상의 액체 물이 없다는 것을 의미 할 것입니다 - 생명이 없습니다.

수소 결합의 또 다른 필수 부작용은 물이 동결 될 때 분자들 사이의 수소 결합이 결정을 특정 형태로 당기는 것입니다. 그렇기 때문에 눈송이가 6 점으로 형성되는 이유이며, 이는 물 결정이 다른 것보다 더 많은 공간을 가지고 있음을 의미합니다. 그들은 사면체를 형성합니다 - 4 개의 삼각면이있는 모양. 결과적으로, 고체 물 또는 얼음은 액체 형태보다 밀도가 낮기 때문에 냉동실에 물 한 병을 넣는 것이 권장되지 않습니다 (물이 팽창하여 병을 산산조각 낼 수 있음).

이 물 속성은 종종 독특하다고 말합니다. 예를 들어 아세트산과 실리콘이 액체보다 고체로 덜 밀도가 낮기 때문에 이것은 사실이 아닙니다. 그러나 그것은 드문 일이며 중요합니다. 얼음이 물보다 밀도가 높으면 호수는 꼭대기가 아닌 바닥에서 얼어 붙어 수생 생물이 추운 겨울에서 살아남을 수있을 가능성이 훨씬 낮습니다.

우주에서 우리는 물을 찾았습니까?

물 (수소 및 산소)을 구성하는 화학 요소는 우주에서 풍부합니다. 실제로, 그들은 질량에 의해 첫 번째와 세 번째로 가장 일반적입니다. 따라서 많은 곳에서 물이 나타나는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 태양계의 모든 행성에는 적어도 약간의 물이 있지만 용광로와 같은 금성은 대기에 소량의 증기 만 가지고 있습니다.

마찬가지로 일부 달은 잘 제공됩니다. 우리 자신의 달에는 얼음 침전물이있는 것으로 보이지만 유로파, 가니메데, 칼리스토, 엘라 디스와 같은 목성과 토성의 다수는 표면 얼음 아래에 짠 액체 물이있는 것으로 생각됩니다. 외부 태양계에서 태양을 향해 뛰어 들어 보통 많은 양의 수 얼음이 포함되어 있습니다. 또한, 우리는 별 사이의 방대한 구름, 먼 태양계의 행성의 대기 및 새로운 별이 형성되는 물질의 회전 디스크에서 물을 발견합니다. 물은 지구에있는 것만 큼 지배적이지만 실제로는 일반적입니다.

우리는 거기에 물이 있다는 것을 어떻게 알 수 있습니까?

우리는 먼 별 시스템으로 나가서 물을 확인할 수는 없지만 천문학 자들은 우주에서 분자를 감지하기 위해 방법을 시도하고 테스트했습니다. 이들은 분광법 또는 빛의 스펙트럼에 대한 연구에 의존합니다. 빛이 재료를 통과하면 빛의 파장이 흡수되어 스펙트럼에 어두운 선이 남습니다. 분광법은 천문학에서 처음으로 별의 요소를 감지하는 데 사용되었지만, 이제 빛이 지나가면 깊은 공간의 물질 구름이 통과 될 때 널리 사용됩니다.

다른 화합물은 특정 분자의 지문과 같이 고유 한 '흡수 스펙트럼'을 갖습니다. 예를 들어, 액체 물과 수증기의 스펙트럼 사이에는 구별이 있습니다 (그러나 아직 직접 관찰 할 수 없다면 행성에서 액체 물을 감지 할 수는 없지만)

먼 별을 공전하는 행성의 대기에서 수증기를 감지하는 것은 공간에서 독립형 수 분자를 감지하는 것보다 더 어렵습니다. 신호는 별 자체의 스펙트럼과 구별하기가 어렵 기 때문입니다. 그러나 European Hotmol Project에서 시험을받는 새로운 기술은 분광법을 Light의 편광에 대한 정보와 결합하여 스펙트럼의 소스를 표시 할 수 있습니다. 기술이 우주에서 얼마나 광범위한 물이 얼마나 광범위한지를 발견 할 수있게 해주는 기술이 점점 더 커지고 있습니다.

는 생명에 필수적인 물입니까?

물은 우리가 지구상에서 가지고있는 삶의 형태에 필수적이며, 모두 공통된 조상을 가지고 있으며 물이 기능해야합니다. 삶은 모든 종류의 극한 환경에서 발견되어 열과 추위의 한계와 공기 없이도 작동합니다. 그러나 우리가 발견 한 모든 유형의 삶에는 수술 환경을 제공하기 위해 물이 필요한 생물학적 세포가 포함되어 있습니다. 세포는 단순히 그것 없이는 기능 할 수 없었습니다. 그것은 그것들을 팽창시키고 화학 물질을 움직이는 것이 아니라, 살아있는 세포는 작은 복잡한 메커니즘으로 가득 차 있습니다. 이러한 메커니즘 중 다수는 물과 잘 작동하거나 혼합하지 않는 분자의 다른 부분에 의존합니다. 예를 들어 단백질은 살아있는 유기체의 주요 작업자 분자입니다. 단백질은 그들의 역할을 수행하기 위해 특정 형태로 접어야하며, 단백질 분자의 여러 부분에 의한 물과의 상호 작용은 접는 방법을 알려줍니다. 물은 단순한 용매가 아닙니다 :그것은 우리의 웅장한 세포 기계의 기능에 밀접하게 관여합니다.

우리 몸에 얼마나 많은 물이 있습니까?

우리 인간에게는 많은 양의 물이 포함되어 있으며, 일반적으로 체중이 50 ~ 70 % 사이입니다. 이것의 대부분은 신체를 구성하는 약 30 조의 세포에 있으며 나머지는 혈액과 같은 체액에 있습니다.

우리의 세포에서, 물은 세포가 붕괴되는 것을 방지하고 또한 다양한 분자가 장소마다 갈 수있는 매체 역할을한다. 이 수송 역할은 혈류 주위에 물질을 운반하는 것과 같이 물이 움직이는 곳이 더 분명합니다. 또한 귀중한 화학 물질을 윤활하고 용해하며 기관의 충격 흡수제 역할을합니다. 물이 역할을하지 않는 신체의 일부를 찾기가 어렵습니다. 뼈조차도 1/3 정도입니다. 또한, 하루에 약 2 리터 (8 개 안경)가 필요하지만 다른 음료도 우리를 수분을 공급할 수 있으므로 순수한 형태로 마실 필요는 없습니다. 게다가, 우리는 일반적으로 음식의 물에서 액체 요구 사항을 약 절반 정도 얻습니다.

지구의 물은 어떻게 거기에 도착 했습니까?

우리는 지구의 물의 기원 중 100 %는 아니지만 일반적으로 지구를 형성 한 물질 구름에서 물의 조합으로, 나중에 지구와 충돌하는 신체의 추가 물과 함께 생각됩니다. 태양과 비교적 가까워서 지구는 형성 중에 초기 물 중 일부를 잃어 버렸을 것입니다. 그러나 소행성 및 혜성과 같이 더 멀리 떨어진 몸은 물을 붙잡을 가능성이 높았으며 태양의 중력이 우리를 향해 가져 왔을 때 지구의 용품에 추가 할 수있었습니다.

오랫동안 지구의 물의 높은 비율은 이후의 첨가물에서 나온 것으로 생각되었지만 최근의 연구에 따르면 대부분의 혜성과 소행성의 물은 지구의 물보다 중수소 (수소 동위 원소)를 함유하고 있습니다. 이것은 우리 지구의 많은 물이 태양계의 기원으로 거슬러 올라가며 지구의 초기에 표면 아래에 잘 유지되어 지구의 초기에 보호되었을 수 있음을 시사합니다. 2016 년에는 최대 1,000 킬로미터 깊이의 바위가 물을 저장할 수 있음이 밝혀졌습니다.

물 사이클은 어떻게 작동합니까?

태양의 지속적인 에너지 흐름 덕분에 물 분자는 바다와 호수 (식물과 토양)의 표면에서 수증기로 지속적으로 증발하여 공기 중의 수증기에 추가됩니다. 이것은 지구 주변의 바람에 의해 운반됩니다. 증기가 특히 차가운 공기에 도달하고 주위에 응축 할 입자가있는 경우, 구름을 구성하는 작은 물방울을 형성하여 더 큰 방울을 형성하고 결국 비로 떨어집니다. 비가 높은 땅에 떨어지면 개울과 강으로 내려가 결국 바다로 물러납니다. 이주기는 건조한 땅에 사는 많은 생물에게 필수적입니다.

물이 너무 많을 때 왜 물을 절약해야합니까?

한 가지는 확실합니다. 행성으로서 우리는 물이 부족하지 않습니다. 지구 표면의 70 % 이상이 물의 14 억 입방 킬로미터의 물입니다. 이것은 엄청난 양이며 시각화하기가 어렵습니다. 입방 킬로미터는 1 조 리터의 물입니다. 세계의 물의 양을 사람들의 수로 나누고 우리는 각각 0.2 입방 킬로미터의 물로 끝납니다. 하루에 1 인당 5 리터의 합리적인 소비로 세계의 물은 116,219,178 년 동안 지속될 것입니다. 그리고 그것은 우리가 물을 사용한다고 가정합니다. 실제로, 우리가 '소비하는'물은 곧 다시 사용하기 위해 다시 사용할 수있게됩니다. 물 부족은 실제로 에너지 부족입니다. 에너지 비용은 유용한 물을 제공하기가 어렵습니다. 문제는 물이 잘못된 곳에 있으므로 움직이거나 마실 수 있도록 제거해야 할 것이 필요하다는 것입니다. 해수보다 더 분명하지 않습니다.

해수를 식수로 전환하는 것이 왜 그렇게 어려운가?

영국에 살면서 바다로 둘러싸인 것은 물 부족을 경험 한 것이 터무니없는 것처럼 보일 수 있습니다. 해안선이있는 많은 국가에도 동일하게 적용됩니다. 그리고 해수를 식수로 전환하는 것이 가능합니다. 그것은 단순히 비싸고 에너지 집약적 인 과정입니다.

해수는 일반적으로 약 3.5 %의 미네랄을 함유하며, 물이 증발 할 때 소금을 형성하는 나트륨 및 염화나라 이온을 포함합니다. 이 마시는 가장 쉬운 방법은 단순히 물을 끓여서 순수한 증기를 모으는 것입니다. 대안 적으로, 수소와 산소는 전기 분해에 의해 해수로부터 분리 될 수 있고, 물을 만들기 위해 재결합하거나, 일부 분자 만 허용하는 특수 막에 의해 미네랄을 제거 할 수있다. 실용적인 담수화 식물은 증발 기술에 변형을 사용하는 경향이 있습니다. 과정은 어렵지 않습니다. 불순물을 제거하는 데 많은 에너지가 필요합니다. 일반적으로지면이나 재활용과 같은 다른 공급원에서 물을 얻는 데 필요한 에너지가 훨씬 적습니다.