|
|
עמוד:4
4 המים העיליים ומי התהום : מתוך כל רכיבי ההידרוספרה, המים הראויים לשימוש האדם הם המים העיליים, המצויים על פני היבשות, ומי התהום, המצויים בסלעים שמתחת לפני היבשות . לעומתם, מי האוקיינוסים וכיפות הקרח אינם ראויים לשימוש בצורתם הטבעית . המים העיליים, היינו האגמים והנהרות, הם מקור האספקה העיקרי של המים בשל היותם זמינים ונוחים לניצול . משום כך התפתחו התרבויות העתיקות בעולם בסמוך למקורות המים העיליים . מי התהום, הקשים יותר להפקה, מנוצלים בעולם באופן חלקי בלבד . עם זאת באזורים השחונים יותר, שיש בהם מחסור במים עיליים, מנוצלים מי התהום באופן אינטנסיבי יותר . המים העיליים הם כאמור מי האגמים והנהרות . האגם הגדול בעולם, הן בנפחו והן בשטחו, הוא הים הכספי ביבשת אסיה ( נפחו 78,000 ק"מ מעוקבים ושטחו 370,000 קמ"ר ) , אך מימיו מליחים ( 12 גר׳ לליטר ) ואינם ראויים לשימוש האדם . האגמים בעלי הנפח הגדולים ביותר בעולם, המכילים מים שפירים, הם ימת בַּיקל באסיה ( 23,600 ק"מ מעוקבים ) וימת טנגניקה במזרח אפריקה ( 19,000 ק"מ מעוקבים ) . האגמים בעלי השטחים הגדולים בעולם, המכילים מים שפירים, הם אגם סופריור בצפון אמריקה ( 82,000 קמ"ר ) ואגם ויקטוריה באפריקה ( 69,000 קמ"ר ) . אגמים מפורסמים נוספים הם ימת ארָל, שבה התרחש אסון אקולוגי ( פרק 2 . 5 ) , הימות במזרח אפריקה והאגמים בגבול ארצות הברית - קנדה . הנהר הארוך בעולם הוא הנילוס שבאפריקה ( 6,700 ק"מ ) . הנהרות הבאים בתור הם האמזונס בדרום אמריקה ( 6,400 ק"מ ) , הינגצה בסין ( 6,300 ק"מ ) והמיסיסיפי בארצות הברית ( 6,250 ק"מ ) . הנהר בעל הספיקה הגבוהה בעולם הוא האמזונס ( 220,000 מ"ק בשנייה ) . הבאים בתור הם הקונגו באפריקה ( 42,000 מ"ק בשנייה ) , האורינקו במרכז אמריקה ( 33,000 מ"ק בשנייה ) והינגצה ( 31,900 מ"ק בשנייה ) . האגמים והנהרות משמשים את האדם לא רק כמקור מים אלא גם כמקור להפקת אנרגיה ולנתיבי שיט . השימושים השונים נגזרים כמובן מהתנאים הסביבתיים, ובכללם : הממדים הפיזיים של גוף המים, מהירות הזרימה, איכות המים, השינויים העונתיים בזרימה וכמובן הצרכים האנושיים המקומיים . במהלך המאה העשרים, לאחר המצאת הבטון, נבנו אלפי סכרים אדירי ממדים 1 . א . תכונות כימיות ופיזיקליות של המים : H , מורכבים משני לגר׳ מעלה . המים, O 2 יסודות — חמצן ומימן . הם ניתנים לפירוק לשני היסודות באמצעות זרם חשמלי, בהכנסת שתי אלקטרודות חשמליות לתוך מכל מים . שני הגזים שייווצרו יתרכזו ליד שתי האלקטרודות . אם נשווה את היחס בין משקלי הגזים יתברר שנתקבלו % 2 . 11 מימן ו- % 8 . 88 חמצן . המים הם ממֵס מצוין . תכונה זו נובעת במישרין מהמבנה המרחבי של מולקולת המים ( איור 1 . א ) . שלושת האטומים אינם מחוברים בקו ישר אלא יוצרים זווית של 0 105 , החמצן באמצע ושני אטומי המימן משני צדדיו . המבנה הזוויתי של המולקולה, והעובדה שהחמצן מושך אלקטרונים חזק יותר, גורמים למולקולה להתנהג כגוף בעל שני קטבים חשמליים, הנקרא דיפול . זו הסיבה שהמים ממסים בעוצמה רבה חומרים אנאורגניים הטעונים חשמלית . בתמיסה, מולקולות המים עוטפות אניון ( כגון - Cl ) באופן שאטומי המימן החיוביים פונים אליו, ועוטפות קטיון ( כגון + Na ) באופן שאטומי החמצן השליליים פונים אליו . מבנה זה נקרא מעטפת הידרטציה . תכונה נוספת המקנה למים את תכונתם המיוחדת היא יצירתם של קשרי המימן בין המולקולות . המולקולות נמשכות זו לזו באופן שהקצה החיובי ( אטומי המימן ) במולקולה אחת נמשך לקצה השלילי ( החמצן ) במולקולה השכנה ( איור 1 . א ) , ולכן מולקולות המים נמשכות זו לזו בחוזקה וקשה להפריד ביניהן בקלות . התוצאה היא שלמים יש מתח-פנים גבוה, 7 . 72 דין לס״מ 0 20 ) , היינו ערך גבוה ( בטמפרטורה של C בהשוואה לנוזלים אחרים . תוצאה נוספת היא שערך החום הכמוס במים, דהיינו האנרגיה הדרושה להפרדת המולקולות זו מזו באידוי, הוא 580 קלוריות לגר׳, שהוא גבוה בהשוואה לחומרים אחרים . הצפיפות המְרבית של המים מתקבלת 0 4 , דהיינו מעל טמפרטורתבטמפרטורה Cלש הקפיאה . זו הסיבה לכך שקרח צף על המים ואינו שוקע מטה כמו בתהליך ההתמצקות של חומרים אחרים, תופעה הידועה בשם ה״אנומליה של המים״ . ציפת הקרח על גבי המים באוקיינוס מונעת את קפיאת כל עמודת המים באזור הקטבים ומאפשרת את קיום היצורים החיים מתחת לקרח . למים אין טעם, ריח או צבע . המים רותחים 0 100 וקופאים בטמפרטורה בטמפרטורה של C 0 0 . צפיפות המים בטמפרטורת הסביבה של C היא 1 גר׳ לסמ״ק, וקיבול החום הוא 1 קלוריה - Na + Cl O O O OO OO H H H H H HH H H HH H H H 2 b < 105 ° b + H H O čČ ďĎ ČĕđĤ 1Č b + איור 1 . א : ( א ) מבנה מולקולת המים והדיפול החשמלי ; ( ב ) הקשרים בין מולקולות המים לבין עצמן ; ( ג ) מעטפת ההידרטציה סביב אניון הכלוריד ; ( ד ) מעטפת ההידרטציה סביב קטיון הנתרן ( על פי 1997 , Zumdahl ) . פרק 1 : המים בטבע — הקדמה
|
|