دانلود مقاله آب

آب مقدمه آب ماده ای فراوان در کره زمین است.

به شکل های مختلفی همچون دریا ، باران ، رودخانه و...

دیده می‌شود.

آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود، اما از بین نمی‌رود.

هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد.

انسان ها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند، یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

با رشد جمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله ، سبب نگرانی بسیاری از دولت‌ها در سراسر دنیا شده است.

گاهی بدلیل مشکلات کمبود آب ، این ماده را جیره بندی می‌کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.

ماده ای شگفت انگیز فرمول شیمیایی آب آب نوعی ماده مرکب است که از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است.

آب را جزو دسته مخلوط‌ها طبقه‌بندی نمی‌کنند، چون خواص آب نه به خواص هیدروژن شبیه است و نه به خواص اکسیژن.

از ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن، یک مولکول آب بوجود می‌آید.

یک قطره آب دارای تعداد بی ماری مولکول آب می‌باشد.

معادله شیمیایی واکنش بین هیدروژن و اکسیژن و تشکیل آب از قرار زیر است: هر مولکول آب دارای یک ناحیه مثبت و یک ناحیه منفی است که این دو ناحیه در دو طرف مولکول آب واقع شده‌اند.

شیمیدان‌ها با کمک شواهد به این نتیجه رسیده‌اند که مولکول آب شکل خطی ندارد، یعنی به این صورت نیست که دو اتم هیدروژن بصورت خطی در دو طرف یک اتم اکسیژن قرار گرفته باشند (HOH).

بلکه مولکول آب حالت خمیده ای دارد که اتم های هیدروژن در سر مثبت مولکول و اتم های اکسیژن در سر منفی مولکول آب تجمع پیدا نموده اند.

اشکال متغیر آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می‌شود.

تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد.

ابرها در آسمان، موج دریا، کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها و منابع آبی زیرزمینی تنها چند شکل از آب می‌باشند.

طی اعمال تبخیر، میعان، انجماد و ذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود.

این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می‌نامند.

از آنجا که بارندگی در صنعت کشاورزی و همچنین برای خود بشر بسیار با اهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می‌شود.

بارندگی معمولاً بصورت باران است.

دیگر اشکال آن، تگرگ،برف، مه و شبنم می‌باشند.

همچنین، از برخورد نور با قطرات باران، رنگین کمان پدید می‌آید.

آب‌های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می‌کنند؛ رودخانه‌ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می‌کنند و دریاها هم وسیله ای برای تجارت و مبادله کالاها محسوب می‌شوند.

توده های یخی و آبشارها هم از دیگر اشکال آب هستند.

فرسایش به وسیله ی آب، نقش مهمی در شکل محیط زیست ایفا می‌کند.

به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوبات رودخانه‌ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است.

آب به داخل زمین هم نفوذ می‌کند و آب‌های زیرزمینی را ایجاد می‌کند.

آب‌های زیرزمینی را می‌توان با کندن چاه یا قنات استخراج نمود.

البته آب های زیرزمینی به شکل چشمه یا چشمه آب گرم هم به سطح زمین می‌آیند.

آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزه اش بسیار تفاوت می‌کند.

البته ما انسان‌ها ، خود ، قادریم که آشامیدنی بودن آبی را ارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب‌های بدبوی باتلاق ها استفاده نمی‌کنیم.

بلکه آبی می نوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.

اهمیت آب در زندگی آب خواص مهمی دارد که در زندگی ما بسیار با ارزشند.

از جمله: حلال بسیار خوبی است.

چگالی بالایی دارد و جالب این که وقتی یخ می‌زند یا حرارت می‌بیند، چگالی آن کاهش می‌یابد.

گرمای تبخیر آب بالاست.

یعنی برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار، گرمای زیادی لازم است.

این خاصیت برای بدن ما بسیار با اهمیت می‌باشد.

گرمای اضافی بدن با تبخیر تنها مقدار کمی از آب بدن از طریق منافذ پوست تعریق کاسته می‌شود.

نیروی کشش سطحی آن به طور شگفت انگیزی زیاد است.

گهگاه شاهد نشستن حشرات روی سطح آب بوده‌ایم.

اگر به دقت به طرز قرار گرفتن حشره روی سطح آب نگاه کنید، متوجه می‌شوید که سطح آب زیر پای حشره، مانند یک تشک ابری فرو می‌رود؛ اما پاره نمی‌شود.

آب مواد مختلف از جمله شکر و نمک را براحتی در خود حل می‌کند.

بسیاری از واکنش های شیمیایی تنها در حضور آب انجام می‌شوند.

البته پاره ای مواد با آب مخلوط نمی‌شوند، مثل لیپیدها و دیگر مواد هیدرات کربن‌دار.

غشاء سلولی که حاوی لیپیدها و پروتئین است، از این خاصیت آب سود جسته و تعاملات محتویات سلولی با مواد شیمیایی خارج سلول را بدقت تحت کنترل دارد.

یکی دیگر از خواص جالب آب، حالت جامد آن، یعنی یخ می‌باشد.

هنگامی که آب بر اثر سرما به یخ تبدیل می‌شود، انبساط می‌یابد، بدین معنا که حجم بیشتری را اشغال می‌کند.

بنابراین، حجمی از یخ که هم‌حجم آب اولیه است، جرم کمتری دارد.

به این علت می‌گویند که چگالی یخ از آب کمتر است و همین مسئله باعث می‌شود که یخ روی آب شناور بماند.

در حالی که در بیشتر موارد، چگالی ماده جامد از حالت مایع آن بیشتر است.

این ویژگی آب سبب می‌شود که بر خلاف بسیاری از مایعات، آب از سطح شروع به انجماد کند.

این پدیده را بارها به هنگام شروع یخ زدن آب، درون فریزر منزلتان دیده اید؛ در زمستان با یخ زدن سطح آب دریاچه‌ها، لایه عایقی از یخ ایجاد می‌شود که این لایه، از یخ زدن لایه های زیرین خود جلوگیری می‌نماید.

در این شرایط ، ماهی ها و دیگر آبزیان می‌توانند در مناطق گرم‌تر زیرین به حیات خود ادامه دهند.

دیگر ویژگی غیر عادی آب، ظرفیت گرمایی بالای آن می‌باشد.

ظرفیت گرمایی یک جسم، مقدار گرمایی است که به جسم می‌دهیم تا دمایش، 1 درجه سانتی گراد افزایش یابد.

جالب است بدانید که مقدار گرمایی که لازم است تا دمای 1 گرم آب را 1 درجه سانتی گراد افزایش دهد، حدود 10 برابر مقدار گرمایی است که برای 1 گرم آهن لازم است.

آب در زندگی روزانه وجود هر گونه حیات، متکی به وجود آب است.

آب در بیشتر فرایندهای متابولیسمی بدن، نقش حیاتی دارد.

هنگام گوارش غذا، مقادیر قابل توجهی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.تقریباً 70 درصد وزن بدن را آب تشکیل می‌دهد.

برای عملکرد درست، بدن ، روزانه به 1 تا 7 لیتر آب نیاز دارد البته این میزان آب به مقدار فعالیت بدن ، دمای هوا ، رطوبت و دیگر عوامل بستگی دارد.

آب از طریق ادرار ، مدفوع ، تعریق و همچنین از طریق بازدم به شکل بخار آب دفع می‌شود.

بدن انسان به آبی نیاز دارد که نمک یا ناخالصی های دیگر ( مثل باکتری یا دیگر عوامل بیماری‌زا و یا مواد شیمیایی) نداشته باشد.

البته برخی مواد محلول در آب طعم و مزه آن را بهتر هم می‌کند.

امروزه ، با توجه به رشد روز افزون جمعیت ، میزان سرانه آب آشامیدنی کاهش یافته است.

راه حل های تحت بررسی، تولید بیشتر آب ، بهبود توزیع و جلوگیری از هدر رفتن آن می‌باشد.

مصرف آشکار و نهان آب تحقیقات آماری در بسیاری از کشورها نشان می‌دهد که میانگین مصرف روزانه آب برای هر نفر ، حدود 300 لیتر است.

در حالی که مصرف نهان آب برای هر نفر ، حدود 6000 لیتر و از قرار زیر می‌باشد: آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید مواد غذایی: 2600 لیتر تأمین انرژی: 2400 لیتر صنایع و معادن: 700 لیتر امور بازرگانی و خدمات: 34 لیتر منبع کمیاب در بسیاری از کشورها ، آب نوعی منبع استراتژیک محسوب می‌شود.

بسیاری از جنگ‌ها از جمله جنگ 6 روزه در خاور میانه، بر سر به دست آوردن منابع آبی بیشتر صورت گرفت.

البته کارشناسان، مشکلات بیشتری را هم پیش بینی می‌کنند که بدلیل رشد جمعیت، آلودگی آب ها و گرم شدن زمین حادث می‌شود.

آب آشامیدنی آب‌های آشامیدنی را از چشمه ها ، قنات ها و یا چاه ها استخراج می‌کنند.

بنابراین ، برای تولید بیشتر آب ، می‌توان چاه‌های بیشتری ساخت.

باران و دریا هم از دیگر منابع آبی هستند که البته به عنوان آب آشامیدنی مناسب نیستند.

این گونه آب‌ها را باید تصفیه نمود.

روش های معروف تصفیه آب ، تقطیر و جوشاندن می‌باشند.

آب ، فرهنگ و مذهب در بیشتر ادیان از جمله اسلام، مسیحیت و یهودیت، آب ماده پاک‌کننده محسوب می‌شود.

برای مثال، در مسیحیت غسل تعمید را در کلیسا با آب انجام می‌دهند.

در بسیاری ادیان همچون اسلام نوعی مراسم عبادی وجود دارد که در آن ، مرده را با آب پاک شستشو می‌دهند (غسل).

در دین اسلام هم تنها پس از وضو گرفتن (شستن بخش‌هایی از بدن با آب پاک) می توان فریضه نماز را بجا آورد.

در مذهب شینتو (مذهب ژاپنی) در تمام مراسم عبادی از آب برای پاکیزه ساختن بدن فرد یا مکان خاصی استفاده می‌شود.

انرژی آب Water Energy : آسیاب های آبی شاید از 3 هزار سال پیش مورد استفاده بوده است.

آسیاب های قدیمی دارای چرخ هایی قدیمی بوده که روی میله قائم سوار می شده اند.

رومی ها از آسیاب هایی با چرخ های قائم استفاده کرده اند در قرن شانزدهم انرژی آب بصورت صنعتی در آمد تکنولوژی پیشرفته تولید انرژی الکتریکی از آب در ابعاد بزرگ در قرن نوزدهم به وجود آمد انرژی آب یک منبع قابل تجدید «انرژی برگشت پذیر) و وابسته به انرژی خورشیدی است.

اصول فیزیکی لازم برای استفاده از انرژی آب: انرژی ناشی از آب در کاربردهای قراردادی توان هیدرو الکتریکی مجموع انرژی پتاسیل که وضعیت یا ارتفاع مشخص می شود.

انرژی جنبشی که با سرعت جریان آب مشخص می شود انرژی پتاسیل آب های ساکن با جریان یا سقوط آب به یک توربین هیدرولیکی به آسانی به انرژی جنبشی تبدیل می شود.

تعریف ارتفاع انرژی: ارتفاع مربوط به انرژی مفید در هر نقطه از جریان آب با تخلیه ثابت را ارتفاع انرژی گویند.

و آن را با he نشان می دهند.

ارتفاع انرژی برای واحد جرم بصورت زیر معین می شود.

he=Z+v2/2g که در این فرمول Z ارتفاع سطح آزاد آب و v سرعت متوسط جریان آب و g شتاب گرانشی می باشد.

چرخ هایی که در توربین مورد استفاده قرارمی گیرد.

ارتفاع انرژی به ارتفاع آب سقوط نیز بستگی دارد.

برای ارتفاع زیاد اغلب چرخ پلتون نصب می شود برای ارتفاع متوسط حدود 100 متر بهتر است توربین فرامیس انتخاب شود و برای ارتفاع کمتر توربین کاپلان ترجیح داده می شود.

آب سخت: اطلاعات اولیه آبی که در طبیعت وجود دارد تقریبا همیشه ناخالص می‌باشد.

زیرا که اغلب دارای گچ ، آهک ، نمک طعام ، ترکیبات منیزیم ، آهن ، اکسیژن و ازت ، انیدرید کربنیک ، ترکیبات آلی و غیره است و مقدار این اجسام در آبهای مختلف متفاوت است در آب اجسام دیگری مانند گل و لای و غیره هستند که معلق می‌باشند و مقداری باکتری هم در آبها یافت می‌شود.

تعریف آب سخت آب سخت ، سخت آبی است که در آن هیدروکربنات کلسیم و منیزیم و گچ موجود باشد.

تغییرات سختی آب بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد می‌شود.

آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند.

سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید.

معمولا سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود.

فواید آب سخت آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولا شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند و بیماری راشیتیست کمتر در این اشخاص دیده می‌شود.

مضرات آب سخت آب سخت برای رختشویی و مصرف در کارخانجات مناسب نیست.

آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوب چایی و قهوه می‌شود.

پخته نشدن حبوبات با آب سخت ضرر رساندن به جداره دیگهای بخار و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها رفع سختی آب در تجارت تعداد زیادی مواد شیمیایی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارای کربنات سدیم هستند.

این مواد را قبل از ورود آب در دیگها سختی آنرا می‌گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری که می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود.

یکی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفات Na3PO می‌باشد که با اسم آلبرت‌تری بکار می‌رود.

یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به "تری کلسیم فسفات"PO4»2Ca بر اثر پختن بی‌کربنات کلسیم آب تبدیل به کربنات می‌شود و رسوب می‌نماید: «Ca3H»2Ca→CO3Ca + CO2+H2O و بی کربنات کلسیم آب بر اثر کربنات سدیم هم گچ و هم بی‌کربنات کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل می‌شود و رسوب می‌گردد: Ca3H»2Ca + CO3Na2 -----→ CO3Ca + 2CO3HNa SO4Ca + CO3Na2 ------> CO3Ca + SO4Na2 اخیرا به مقدار زیاد از صمغ‌های