Água -Water

A água (fórmula química H ₂ O ) é uma substância química inorgânica , transparente, insípida, inodora e quase incolor , que é o principal constituinte da hidrosfera da Terra e dos fluidos de todos os organismos vivos conhecidos (nos quais atua como solvente ). ). É vital para todas as formas de vida conhecidas , embora não forneça alimentos, energia ou micronutrientes orgânicos . Sua fórmula química , H ₂ O, indica que cada uma de suas moléculas contém umoxigênio e dois átomos de hidrogênio , ligados por ligações covalentes . Os átomos de hidrogênio estão ligados ao átomo de oxigênio em um ângulo de 104,45°. "Água" também é o nome do estado líquido de H ₂ O à temperatura e pressão padrão .

Existem vários estados naturais da água. Forma precipitação na forma de chuva e aerossóis na forma de neblina. Nuvens consistem em gotículas suspensas de água e gelo , seu estado sólido. Quando finamente dividido, o gelo cristalino pode precipitar na forma de neve . O estado gasoso da água é vapor ou vapor de água .

A água cobre cerca de 71% da superfície da Terra, principalmente nos mares e oceanos (cerca de 96,5%). Pequenas porções de água ocorrem como água subterrânea (1,7%), nas geleiras e calotas polares da Antártida e Groenlândia (1,7%) e no ar como vapor , nuvens (consistindo de gelo e água líquida suspensa no ar) e precipitação (0,001%). A água se move continuamente através do ciclo da água de evaporação , transpiração ( evapotranspiração ), condensação , precipitação e escoamento , geralmente atingindo o mar.

A água desempenha um papel importante na economia mundial . Aproximadamente 70% da água doce utilizada pelo homem vai para a agricultura . A pesca em corpos de água salgada e doce é uma importante fonte de alimento para muitas partes do mundo, fornecendo 6,5% da proteína global. Grande parte do comércio de longa distância de commodities (como petróleo, gás natural e produtos manufaturados) é transportado por barcos através de mares, rios, lagos e canais. Grandes quantidades de água, gelo e vapor são usadas para resfriamento e aquecimento, na indústria e em residências. A água é um excelente solvente para uma grande variedade de substâncias minerais e orgânicas; como tal, é amplamente utilizado em processos industriais e em cozinhar e lavar. Água, gelo e neve também são fundamentais para muitos esportes e outras formas de entretenimento, como natação, passeios de barco de recreio, corridas de barco, surf, pesca esportiva, mergulho, patinação no gelo e esqui.

Etimologia

A palavra água vem do inglês antigo wæter , do proto-germânico * watar (fonte também do antigo saxão watar , Old Frisian wetir , Dutch water , Old High German wazzar , alemão Wasser , vatn , Gothic 𐍅𐌰𐍄𐍉 ( wato ), do proto-indo -Europeu * wod-or , forma com sufixo da raiz * wed- ("água"; "molhado"). Também cognato , através da raiz indo-européia, com o grego ύδωρ ( ýdor ), russo вода́ ( vodá ), irlandês uisce , e ujë albanês .

História

Propriedades

Água ( H
₂O ) é um composto inorgânico polar que à temperatura ambiente é um líquido insípido e inodoro , quase incolor com um toque de azul . Este calcogeneto de hidrogênio mais simples é de longe o composto químico mais estudado e é descrito como o "solvente universal" por sua capacidade de dissolver muitas substâncias. Isso permite que ela seja o " solvente da vida": de fato, a água encontrada na natureza quase sempre inclui várias substâncias dissolvidas, e são necessárias etapas especiais para obter água quimicamente pura . A água é a única substância comum a existir como sólido , líquido e gasoso em condições terrestres normais.

Estados

Junto com o oxidano , a água é um dos dois nomes oficiais do composto químico H.
₂O ; é também a fase líquida de H
₂O. _ Os outros dois estados comuns da matéria da água são a fase sólida, gelo , e a fase gasosa, vapor de água ou vapor . A adição ou remoção de calor pode causar transições de fase : congelamento (água para gelo), fusão (gelo para água), vaporização (água para vapor), condensação (vapor para água), sublimação (gelo para vapor) e deposição (vapor para vapor ). gelo).

Densidade

A água difere da maioria dos líquidos, pois se torna menos densa à medida que congela. Na pressão de 1 atm, atinge sua densidade máxima de 1.000 kg/m ³ (62,43 lb/cu ft) a 3,98 °C (39,16 °F). A densidade do gelo é 917 kg/m ³ (57,25 lb/cu ft), uma expansão de 9%. Essa expansão pode exercer uma enorme pressão, rompendo canos e rachando rochas.

Em um lago ou oceano, a água a 4 ° C (39,2 ° F) afunda e forma-se gelo na superfície, flutuando na água líquida. Este gelo isola a água abaixo, impedindo-a de congelar. Sem essa proteção, a maioria dos organismos aquáticos pereceria durante o inverno.

Magnetismo

A água é um material diamagnético . Embora a interação seja fraca, com ímãs supercondutores pode atingir uma interação notável.

Transições de fase

A uma pressão de uma atmosfera (atm), o gelo derrete ou a água congela a 0 °C (32 °F) e a água ferve ou o vapor condensa a 100 °C (212 °F). No entanto, mesmo abaixo do ponto de ebulição, a água pode se transformar em vapor em sua superfície por evaporação (a vaporização em todo o líquido é conhecida como ebulição ). A sublimação e a deposição também ocorrem em superfícies. Por exemplo, a geada é depositada em superfícies frias enquanto os flocos de neve se formam por deposição em uma partícula de aerossol ou núcleo de gelo. No processo de liofilização , um alimento é congelado e armazenado em baixa pressão para que o gelo em sua superfície sublima.

Os pontos de fusão e ebulição dependem da pressão. Uma boa aproximação para a taxa de variação da temperatura de fusão com a pressão é dada pela relação Clausius-Clapeyron :

${\displaystyle {\frac {dT}{dP}}={\frac {T\left(v_{\text{L}}-v_{\text{S}}\right)}{L_{\text{f }}}},}$

onde e são os volumes molares das fases líquida e sólida, e é o calor molar latente de fusão. Na maioria das substâncias, o volume aumenta quando ocorre a fusão, de modo que a temperatura de fusão aumenta com a pressão. No entanto, como o gelo é menos denso que a água, a temperatura de fusão diminui. Nas geleiras, o derretimento por pressão pode ocorrer sob volumes de gelo suficientemente espessos, resultando em lagos subglaciais . ${\displaystyle v_{\text{L}}}$${\displaystyle v_{\text{S}}}$${\displaystyle L_{\text{f}}}$

A relação Clausius-Clapeyron também se aplica ao ponto de ebulição, mas com a transição líquido/gás a fase de vapor tem uma densidade muito menor do que a fase líquida, então o ponto de ebulição aumenta com a pressão. A água pode permanecer em estado líquido em altas temperaturas no oceano profundo ou no subsolo. Por exemplo, as temperaturas excedem 205 ° C (401 ° F) em Old Faithful , um gêiser no Parque Nacional de Yellowstone . Em fontes hidrotermais , a temperatura pode exceder 400°C (752°F).

Ao nível do mar , o ponto de ebulição da água é de 100 ° C (212 ° F). À medida que a pressão atmosférica diminui com a altitude, o ponto de ebulição diminui 1°C a cada 274 metros. A cozedura a alta altitude demora mais tempo do que a cozedura ao nível do mar. Por exemplo, a 1.524 metros (5.000 pés), o tempo de cozimento deve ser aumentado em um quarto para alcançar o resultado desejado. (Por outro lado, uma panela de pressão pode ser usada para diminuir os tempos de cozimento aumentando a temperatura de ebulição.) No vácuo, a água ferverá à temperatura ambiente.

Pontos triplos e críticos

Em um diagrama de fases de pressão/temperatura (veja a figura), existem curvas separando sólido de vapor, vapor de líquido e líquido de sólido. Estes se encontram em um único ponto chamado ponto triplo , onde todas as três fases podem coexistir. O ponto triplo está a uma temperatura de 273,16 K (0,01 °C) e uma pressão de 611,657 pascal (0,00604 atm); é a pressão mais baixa na qual a água líquida pode existir. Até 2019 , o ponto triplo era usado para definir a escala de temperatura Kelvin.

A curva de fase água/vapor termina a 647,096 K (373,946°C; 705,103°F) e 22,064 megapascals (3.200,1 psi; 217,75 atm). Isso é conhecido como o ponto crítico . Em temperaturas e pressões mais altas, as fases líquida e vapor formam uma fase contínua chamada fluido supercrítico . Pode ser gradualmente comprimido ou expandido entre as densidades do gás e do líquido, suas propriedades (que são bem diferentes das da água ambiente) são sensíveis à densidade. Por exemplo, para pressões e temperaturas adequadas, pode misturar-se livremente com compostos apolares , incluindo a maioria dos compostos orgânicos . Isso o torna útil em uma variedade de aplicações, incluindo eletroquímica de alta temperatura e como solvente ou catalisador ecologicamente benigno em reações químicas envolvendo compostos orgânicos. No manto da Terra, atua como solvente durante a formação, dissolução e deposição de minerais.

Fases de gelo e água

A forma normal de gelo na superfície da Terra é Ice Ih , uma fase que forma cristais com simetria hexagonal . Outro com simetria cristalina cúbica , Ice Ic , pode ocorrer na alta atmosfera. À medida que a pressão aumenta, o gelo forma outras estruturas cristalinas . A partir de 2019, 17 foram confirmados experimentalmente e vários outros são previstos teoricamente. A 18ª forma de gelo, gelo XVIII, uma fase de gelo superiônica, cúbica de face centrada, foi descoberta quando uma gota de água foi submetida a uma onda de choque que elevou a pressão da água a milhões de atmosferas e sua temperatura a milhares de graus. resultando em uma estrutura de átomos de oxigênio rígidos em que os átomos de hidrogênio fluíram livremente. Quando ensanduichado entre camadas de grafeno , o gelo forma uma rede quadrada.

Os detalhes da natureza química da água líquida não são bem compreendidos; algumas teorias sugerem que seu comportamento incomum se deve à existência de 2 estados líquidos.

Sabor e odor

A água pura é geralmente descrita como insípida e inodora, embora os humanos tenham sensores específicos que podem sentir a presença de água em suas bocas, e sabe-se que os sapos são capazes de cheirá-la. No entanto, a água de fontes comuns (incluindo água mineral engarrafada) geralmente possui muitas substâncias dissolvidas, que podem lhe dar sabores e odores variados. Os seres humanos e outros animais desenvolveram sentidos que lhes permitem avaliar a potabilidade da água para evitar água muito salgada ou pútrida .

Cor e aparência

A água pura é visivelmente azul devido à absorção de luz na região ca. 600nm – 800nm. A cor pode ser facilmente observada em um copo de água da torneira colocado sobre um fundo branco puro, à luz do dia. As principais bandas de absorção responsáveis ​​pela cor são sobretons das vibrações de alongamento O-H . A intensidade aparente da cor aumenta com a profundidade da coluna d'água, seguindo a lei de Beer . Isso também se aplica, por exemplo, a uma piscina quando a fonte de luz é a luz solar refletida nos azulejos brancos da piscina.

Na natureza, a cor também pode ser modificada de azul para verde devido à presença de sólidos em suspensão ou algas.

Na indústria, a espectroscopia no infravermelho próximo é usada com soluções aquosas, pois a maior intensidade dos tons mais baixos da água significa que podem ser empregadas cubetas de vidro com comprimento de caminho curto. Para observar o espectro de absorção de alongamento fundamental da água ou de uma solução aquosa na região em torno de 3.500 cm - ¹ (2,85 μm) é necessário um comprimento de caminho de cerca de 25 μm. Além disso, a cubeta deve ser transparente em torno de 3500 cm ⁻¹ e insolúvel em água; o fluoreto de cálcio é um material de uso comum para as janelas de cubetas com soluções aquosas.

As vibrações fundamentais ativas Raman podem ser observadas com, por exemplo, uma célula de amostra de 1 cm.

Plantas aquáticas , algas e outros organismos fotossintéticos podem viver em águas de até centenas de metros de profundidade, porque a luz solar pode alcançá-los. Praticamente nenhuma luz solar atinge as partes dos oceanos abaixo de 1.000 metros (3.300 pés) de profundidade.

O índice de refração da água líquida (1,333 a 20 °C (68 °F)) é muito maior que o do ar (1,0), semelhante aos de alcanos e etanol , mas menor que os de glicerol (1,473), benzeno (1,501 ), dissulfeto de carbono (1,627) e tipos comuns de vidro (1,4 a 1,6). O índice de refração do gelo (1,31) é menor que o da água líquida.

Molécula polar

Em uma molécula de água, os átomos de hidrogênio formam um ângulo de 104,5° com o átomo de oxigênio. Os átomos de hidrogênio estão próximos a dois vértices de um tetraedro centrado no oxigênio. Nos outros dois vértices estão pares solitários de elétrons de valência que não participam da ligação. Em um tetraedro perfeito, os átomos formariam um ângulo de 109,5°, mas a repulsão entre os pares isolados é maior que a repulsão entre os átomos de hidrogênio. O comprimento da ligação O-H é de cerca de 0,096 nm.

Outras substâncias têm uma estrutura molecular tetraédrica, por exemplo, metano ( CH
₄) e sulfeto de hidrogênio ( H
₂S ). No entanto, o oxigênio é mais eletronegativo (retém seus elétrons com mais força) do que a maioria dos outros elementos, de modo que o átomo de oxigênio retém uma carga negativa enquanto os átomos de hidrogênio são carregados positivamente. Juntamente com a estrutura dobrada, isso confere à molécula um momento de dipolo elétrico e é classificada como uma molécula polar .

A água é um bom solvente polar , que dissolve muitos sais e moléculas orgânicas hidrofílicas como açúcares e álcoois simples como o etanol . A água também dissolve muitos gases, como o oxigênio e o dióxido de carbono — este último dando a efervescência de bebidas carbonatadas , vinhos espumantes e cervejas. Além disso, muitas substâncias em organismos vivos, como proteínas , DNA e polissacarídeos , são dissolvidas em água. As interações entre a água e as subunidades dessas biomacromoléculas moldam o enovelamento de proteínas , o pareamento de bases do DNA e outros fenômenos cruciais para a vida ( efeito hidrofóbico ).

Muitas substâncias orgânicas (como gorduras e óleos e alcanos ) são hidrofóbicas , ou seja, insolúveis em água. Muitas substâncias inorgânicas também são insolúveis, incluindo a maioria dos óxidos metálicos , sulfetos e silicatos .

Ligação de hidrogênio

Devido à sua polaridade, uma molécula de água no estado líquido ou sólido pode formar até quatro ligações de hidrogênio com moléculas vizinhas. As ligações de hidrogênio são cerca de dez vezes mais fortes que a força de Van der Waals que atrai moléculas umas para as outras na maioria dos líquidos. Esta é a razão pela qual os pontos de fusão e ebulição da água são muito maiores do que os de outros compostos análogos, como o sulfeto de hidrogênio. Eles também explicam sua capacidade de calor específico excepcionalmente alta (cerca de 4,2 J /g/K), calor de fusão (cerca de 333 J/g), calor de vaporização ( 2257 J/g ) e condutividade térmica (entre 0,561 e 0,679 W/ m/K). Essas propriedades tornam a água mais eficaz na moderação do clima da Terra , armazenando calor e transportando-o entre os oceanos e a atmosfera. As ligações de hidrogênio da água são em torno de 23 kJ/mol (em comparação com uma ligação covalente OH a 492 kJ/mol). Destes, estima-se que 90% seja atribuível à eletrostática, enquanto os 10% restantes são parcialmente covalentes.

Essas ligações são a causa da alta tensão superficial e das forças capilares da água. A ação capilar refere-se à tendência da água de subir um tubo estreito contra a força da gravidade . Esta propriedade é invocada por todas as plantas vasculares , como as árvores.

Auto-ionização

A água é uma solução fraca de hidróxido de hidrônio - há um equilíbrio 2H
₂O ⇔ H
₃O⁺
+ OH⁻
, em combinação com a solvatação dos íons hidrônio resultantes .

Condutividade elétrica e eletrólise

A água pura tem uma baixa condutividade elétrica , que aumenta com a dissolução de uma pequena quantidade de material iônico como o sal comum .

A água líquida pode ser dividida nos elementos hidrogênio e oxigênio passando uma corrente elétrica através dela – um processo chamado eletrólise . A decomposição requer mais energia do que o calor liberado pelo processo inverso (285,8 kJ/ mol , ou 15,9 MJ/kg).

Propriedades mecânicas

A água líquida pode ser considerada incompressível para a maioria dos propósitos: sua compressibilidade varia de 4,4 a5,1 × 10 ⁻¹⁰  Pa ⁻¹ em condições normais. Mesmo em oceanos a 4 km de profundidade, onde a pressão é de 400 atm, a água sofre uma diminuição de apenas 1,8% em volume.

A viscosidade da água é de cerca de 10 ⁻³ Pa· s ou 0,01 poise a 20°C (68°F), e a velocidade do som na água líquida varia entre 1.400 e 1.540 metros por segundo (4.600 e 5.100 pés/s), dependendo na temperatura. O som percorre longas distâncias na água com pouca atenuação, especialmente em baixas frequências (aproximadamente 0,03 dB /km para 1 kHz ) , uma propriedade que é explorada por cetáceos e humanos para comunicação e sensoriamento ambiental ( sonar ).

Reatividade

Elementos metálicos mais eletropositivos que o hidrogênio, particularmente os metais alcalinos e alcalino-terrosos , como lítio , sódio , cálcio , potássio e césio , deslocam o hidrogênio da água, formando hidróxidos e liberando hidrogênio. Em altas temperaturas, o carbono reage com o vapor para formar monóxido de carbono e hidrogênio.

Na terra

Hidrologia é o estudo do movimento, distribuição e qualidade da água em toda a Terra. O estudo da distribuição da água é a hidrografia . O estudo da distribuição e movimento das águas subterrâneas é hidrogeologia , das geleiras é glaciologia , das águas interiores é limnologia e distribuição dos oceanos é oceanografia . Os processos ecológicos com hidrologia estão no foco da ecohidrologia .

A massa coletiva de água encontrada sobre, sob e sobre a superfície de um planeta é chamada de hidrosfera . O volume aproximado de água da Terra (o suprimento total de água do mundo) é de 1,386 × 10 ⁹ quilômetros cúbicos (3,33 × 10 ⁸ milhas cúbicas).

A água líquida é encontrada em corpos de água , como oceano, mar, lago, rio, córrego, canal , lagoa ou poça . A maior parte da água na Terra é água do mar . A água também está presente na atmosfera nos estados sólido, líquido e vapor. Também existe como água subterrânea em aquíferos .

A água é importante em muitos processos geológicos. A água subterrânea está presente na maioria das rochas , e a pressão dessa água subterrânea afeta os padrões de falha . A água no manto é responsável pelo derretimento que produz os vulcões nas zonas de subducção . Na superfície da Terra, a água é importante nos processos químicos e físicos de intemperismo . A água e, em menor escala, mas ainda significativa, o gelo, também são responsáveis ​​por uma grande quantidade de transporte de sedimentos que ocorre na superfície da Terra. A deposição de sedimentos transportados forma vários tipos de rochas sedimentares , que compõem o registro geológico da história da Terra .

Ciclo da água

O ciclo da água (conhecido cientificamente como ciclo hidrológico) refere-se à troca contínua de água dentro da hidrosfera , entre a atmosfera , a água do solo , as águas superficiais , as águas subterrâneas e as plantas.

A água se move perpetuamente através de cada uma dessas regiões no ciclo da água que consiste nos seguintes processos de transferência:

• evaporação dos oceanos e outros corpos d'água para o ar e transpiração de plantas e animais terrestres para o ar.
• precipitação , do vapor de água condensando do ar e caindo na terra ou no oceano.
• escoamento da terra geralmente atingindo o mar.

A maioria dos vapores de água encontrados principalmente no oceano retorna a ele, mas os ventos transportam vapor de água sobre a terra na mesma taxa que o escoamento para o mar, cerca de 47  Tt por ano, enquanto a evaporação e a transpiração que ocorrem nas massas terrestres também contribuem com outros 72 Tt por ano. A precipitação, a uma taxa de 119 Tt por ano sobre a terra, tem várias formas: mais comumente chuva, neve e granizo , com alguma contribuição de neblina e orvalho . O orvalho são pequenas gotas de água que são condensadas quando uma alta densidade de vapor de água encontra uma superfície fria. O orvalho geralmente se forma pela manhã quando a temperatura é mais baixa, pouco antes do nascer do sol e quando a temperatura da superfície da Terra começa a aumentar. A água condensada no ar também pode refratar a luz do sol para produzir arco- íris .

O escoamento de água geralmente se acumula em bacias hidrográficas que fluem para os rios. Um modelo matemático usado para simular o fluxo de rios ou córregos e calcular os parâmetros de qualidade da água é um modelo de transporte hidrológico . Parte da água é desviada para irrigação para a agricultura. Rios e mares oferecem oportunidades para viagens e comércio. Através da erosão , o escoamento molda o ambiente criando vales e deltas fluviais que fornecem solo rico e terreno plano para o estabelecimento de centros populacionais. Uma inundação ocorre quando uma área de terra, geralmente de baixa altitude, é coberta com água, o que ocorre quando um rio transborda suas margens ou ocorre uma tempestade. Por outro lado, a seca é um período prolongado de meses ou anos em que uma região constata uma deficiência no abastecimento de água. Isso ocorre quando uma região recebe precipitação consistentemente abaixo da média, seja devido à sua topografia ou devido à sua localização em termos de latitude .

Recursos hídricos

A água ocorre como "estoques" e "fluxos". A água pode ser armazenada como lagos, vapor de água, águas subterrâneas ou aquíferos, gelo e neve. Do volume total de água doce global, cerca de 69% é armazenado em geleiras e coberturas de neve permanentes; 30 por cento está em águas subterrâneas; e o 1% restante em lagos, rios, atmosfera e biota. O período de tempo que a água permanece armazenada é altamente variável: alguns aquíferos consistem em água armazenada ao longo de milhares de anos, mas os volumes dos lagos podem flutuar sazonalmente, diminuindo durante os períodos secos e aumentando durante os úmidos. Uma fração substancial do abastecimento de água para algumas regiões consiste em água extraída de água armazenada em estoques, e quando as retiradas excedem a recarga, os estoques diminuem. De acordo com algumas estimativas, até 30 por cento do total de água usada para irrigação vem de retiradas insustentáveis ​​de águas subterrâneas, causando esgotamento das águas subterrâneas .

Água do mar e marés

A água do mar contém cerca de 3,5% de cloreto de sódio em média, além de quantidades menores de outras substâncias. As propriedades físicas da água do mar diferem da água doce em alguns aspectos importantes. Ele congela a uma temperatura mais baixa (cerca de -1,9 ° C (28,6 ° F)) e sua densidade aumenta com a diminuição da temperatura até o ponto de congelamento, em vez de atingir a densidade máxima em uma temperatura acima do congelamento. A salinidade da água nos principais mares varia de cerca de 0,7% no Mar Báltico a 4,0% no Mar Vermelho . (O Mar Morto , conhecido por seus níveis ultra-altos de salinidade entre 30 e 40%, é realmente um lago salgado .)

As marés são a subida e descida cíclica do nível do mar local causada pelas forças de maré da Lua e do Sol agindo sobre os oceanos. As marés causam mudanças na profundidade dos corpos d'água marinhos e estuarinos e produzem correntes oscilantes conhecidas como correntes de maré. A mudança de maré produzida em um determinado local é o resultado das mudanças de posição da Lua e do Sol em relação à Terra, juntamente com os efeitos da rotação da Terra e da batimetria local . A faixa de praia que fica submersa na maré alta e exposta na maré baixa, a zona entre-marés , é um importante produto ecológico das marés oceânicas.

Efeitos na vida

Do ponto de vista biológico , a água tem muitas propriedades distintas que são críticas para a proliferação da vida. Ele desempenha esse papel permitindo que os compostos orgânicos reajam de maneira a permitir a replicação . Todas as formas de vida conhecidas dependem da água. A água é vital tanto como solvente no qual muitos dos solutos do corpo se dissolvem quanto como parte essencial de muitos processos metabólicos dentro do corpo. Metabolismo é a soma total de anabolismo e catabolismo . No anabolismo, a água é removida das moléculas (através de energia que requer reações químicas enzimáticas) para o crescimento de moléculas maiores (por exemplo, amidos, triglicerídeos e proteínas para armazenamento de combustíveis e informações). No catabolismo, a água é usada para quebrar ligações para gerar moléculas menores (por exemplo, glicose, ácidos graxos e aminoácidos para serem usados ​​como combustíveis para uso de energia ou outros propósitos). Sem água, esses processos metabólicos específicos não poderiam existir.

A água é fundamental para a fotossíntese e a respiração. As células fotossintéticas usam a energia do sol para separar o hidrogênio da água do oxigênio. O hidrogênio é combinado com o CO ₂ (absorvido do ar ou da água) para formar glicose e liberar oxigênio. Todas as células vivas usam esses combustíveis e oxidam o hidrogênio e o carbono para capturar a energia do sol e reformar a água e o CO ₂ no processo (respiração celular).

A água também é fundamental para a neutralidade ácido-base e a função enzimática. Um ácido, um doador de íon hidrogênio (H ⁺ , isto é, um próton), pode ser neutralizado por uma base, um aceptor de próton, como um íon hidróxido (OH ⁻ ) para formar água. A água é considerada neutra, com um pH (o logaritmo negativo da concentração de íons de hidrogênio) de 7. Os ácidos têm valores de pH inferiores a 7, enquanto as bases têm valores superiores a 7.

Formas de vida aquática

As águas superficiais da Terra estão cheias de vida. As primeiras formas de vida apareceram na água; quase todos os peixes vivem exclusivamente na água, e existem muitos tipos de mamíferos marinhos, como golfinhos e baleias. Alguns tipos de animais, como os anfíbios , passam parte de suas vidas na água e partes na terra. Plantas como algas e algas crescem na água e são a base de alguns ecossistemas subaquáticos. O plâncton é geralmente a base da cadeia alimentar oceânica .

Os vertebrados aquáticos precisam obter oxigênio para sobreviver e o fazem de várias maneiras. Os peixes têm brânquias em vez de pulmões , embora algumas espécies de peixes, como o peixe pulmonado , tenham ambos. Mamíferos marinhos , como golfinhos, baleias, lontras e focas , precisam emergir periodicamente para respirar ar. Alguns anfíbios são capazes de absorver oxigênio através de sua pele. Os invertebrados exibem uma ampla gama de modificações para sobreviver em águas pouco oxigenadas, incluindo tubos respiratórios (ver sifões de insetos e moluscos ) e brânquias ( Carcinus ). No entanto, como a vida dos invertebrados evoluiu em um habitat aquático, a maioria tem pouca ou nenhuma especialização para a respiração na água.

Efeitos sobre a civilização humana

A civilização floresceu historicamente em torno de rios e grandes vias navegáveis; A Mesopotâmia , o chamado berço da civilização, situava-se entre os principais rios Tigre e Eufrates ; a antiga sociedade dos egípcios dependia inteiramente do Nilo . A primeira civilização do Vale do Indo (c. 3300 aC a 1300 aC) desenvolveu-se ao longo do rio Indo e afluentes que fluíam do Himalaia . Roma também foi fundada às margens do rio Tibre italiano . Grandes metrópoles como Roterdã , Londres , Montreal , Paris , Nova York , Buenos Aires , Xangai , Tóquio , Chicago e Hong Kong devem seu sucesso em parte à sua fácil acessibilidade via água e à conseqüente expansão do comércio. Ilhas com portos de águas seguras, como Cingapura , floresceram pelo mesmo motivo. Em lugares como o norte da África e o Oriente Médio, onde a água é mais escassa, o acesso à água potável foi e é um fator importante no desenvolvimento humano.

Saúde e poluição

A água própria para consumo humano é chamada de água potável ou água potável. A água que não é potável pode ser tornada potável por filtração ou destilação , ou por uma série de outros métodos . Mais de 660 milhões de pessoas não têm acesso a água potável.

A água que não é adequada para beber, mas não é prejudicial aos seres humanos quando usada para nadar ou tomar banho, é chamada por vários nomes além de água potável ou potável, e às vezes é chamada de água segura ou "segura para banho". O cloro é um irritante da pele e das membranas mucosas que é usado para tornar a água segura para tomar banho ou beber. Seu uso é altamente técnico e geralmente é monitorado por regulamentos governamentais (normalmente 1 parte por milhão (ppm) para água potável e 1–2 ppm de cloro ainda não reagido com impurezas para águas balneares). A água para banho pode ser mantida em condições microbiológicas satisfatórias por meio de desinfetantes químicos como cloro ou ozônio ou pelo uso de luz ultravioleta .

A recuperação de água é o processo de conversão de águas residuais (mais comumente esgoto , também chamado de águas residuais municipais) em água que pode ser reutilizada para outros fins.

A água doce é um recurso renovável, recirculado pelo ciclo hidrológico natural , mas as pressões sobre o acesso a ela resultam da distribuição naturalmente desigual no espaço e no tempo, demandas econômicas crescentes da agricultura e da indústria e aumento das populações. Atualmente, quase um bilhão de pessoas em todo o mundo não têm acesso a água segura e acessível. Em 2000, as Nações Unidas estabeleceram os Objetivos de Desenvolvimento do Milênio para que a água reduzisse pela metade até 2015 a proporção de pessoas em todo o mundo sem acesso a água potável e saneamento . O progresso em direção a esse objetivo foi desigual e, em 2015, a ONU se comprometeu com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável de alcançar o acesso universal à água e ao saneamento seguros e acessíveis até 2030. A má qualidade da água e o mau saneamento são mortais; cerca de cinco milhões de mortes por ano são causadas por doenças relacionadas à água. A Organização Mundial da Saúde estima que a água potável poderia prevenir 1,4 milhão de mortes de crianças por diarreia a cada ano.

Nos países em desenvolvimento, 90% de todas as águas residuais municipais ainda não são tratadas em rios e córregos locais. Cerca de 50 países, com cerca de um terço da população mundial, também sofrem de escassez de água média ou alta e 17 deles extraem mais água anualmente do que é recarregado através de seus ciclos naturais de água. A tensão não afeta apenas corpos de água doce superficiais, como rios e lagos, mas também degrada os recursos hídricos subterrâneos.

Usos humanos

Agricultura

O uso humano mais substancial da água é para a agricultura, incluindo a agricultura irrigada, que responde por até 80 a 90 por cento do consumo humano total de água. Nos Estados Unidos, 42% da água doce retirada para uso é para irrigação, mas a grande maioria da água "consumida" (usada e não devolvida ao meio ambiente) vai para a agricultura.

O acesso à água doce é muitas vezes dado como garantido, especialmente em países desenvolvidos que construíram sistemas de água sofisticados para coletar, purificar e fornecer água e remover águas residuais. Mas as crescentes pressões econômicas, demográficas e climáticas estão aumentando as preocupações com as questões hídricas, levando ao aumento da competição por recursos hídricos fixos, dando origem ao conceito de pico de água . À medida que as populações e as economias continuam a crescer, o consumo de carne sedenta de água se expande e novas demandas aumentam por biocombustíveis ou novas indústrias com uso intensivo de água, novos desafios hídricos são prováveis.

Uma avaliação da gestão da água na agricultura foi realizada em 2007 pelo Instituto Internacional de Gestão da Água no Sri Lanka para ver se o mundo tinha água suficiente para fornecer alimentos para sua crescente população. Ele avaliou a atual disponibilidade de água para a agricultura em escala global e mapeou os locais que sofrem com a escassez de água. Constatou-se que um quinto da população mundial, mais de 1,2 bilhão, vive em áreas de escassez física de água , onde não há água suficiente para atender a todas as demandas. Outros 1,6 bilhão de pessoas vivem em áreas com escassez econômica de água , onde a falta de investimento em água ou a capacidade humana insuficiente impossibilitam que as autoridades satisfaçam a demanda por água. O relatório descobriu que seria possível produzir os alimentos necessários no futuro, mas que a continuação da produção de alimentos de hoje e as tendências ambientais levariam a crises em muitas partes do mundo. Para evitar uma crise global de água, os agricultores terão que se esforçar para aumentar a produtividade para atender à crescente demanda por alimentos, enquanto as indústrias e as cidades encontram maneiras de usar a água com mais eficiência.

A escassez de água também é causada pela produção de produtos intensivos em água. Por exemplo, algodão : 1 kg de algodão – equivalente a um par de jeans – requer 10,9 metros cúbicos (380 pés cúbicos) de água para ser produzido. Enquanto o algodão responde por 2,4% do uso mundial de água, a água é consumida em regiões que já correm risco de escassez de água. Danos ambientais significativos foram causados: por exemplo, o desvio de água pela antiga União Soviética dos rios Amu Darya e Syr Darya para a produção de algodão foi o grande responsável pelo desaparecimento do Mar de Aral .

• 

  Necessidade de água por tonelada de produto alimentar

• Distribuição de água na irrigação por gotejamento subterrâneo

• 

  Irrigação de culturas de campo

Como padrão científico

Em 7 de abril de 1795, o grama foi definido na França como sendo igual ao "peso absoluto de um volume de água pura igual a um cubo de um centésimo de metro e à temperatura de derretimento do gelo". Para fins práticos, porém, era necessário um padrão de referência metálico, mil vezes mais maciço, o quilograma. O trabalho foi, portanto, encomendado para determinar com precisão a massa de um litro de água. Apesar de a definição decretada do grama especificar a água a 0 °C (32 °F) - uma temperatura altamente reprodutível - os cientistas optaram por redefinir o padrão e realizar suas medições na temperatura de maior densidade da água , o que foi medido no momento como 4 ° C (39 ° F).

A escala de temperatura Kelvin do sistema SI foi baseada no ponto triplo da água, definido como exatamente 273,16 K (0,01 ° C; 32,02 ° F), mas em maio de 2019 é baseado na constante de Boltzmann . A escala é uma escala de temperatura absoluta com o mesmo incremento que a escala de temperatura Celsius, que foi originalmente definida de acordo com o ponto de ebulição (definido para 100 °C (212 °F)) e ponto de fusão (definido para 0 °C (32 ° F) F)) de água.

A água natural consiste principalmente nos isótopos hidrogênio-1 e oxigênio-16, mas também há uma pequena quantidade de isótopos mais pesados ​​​​oxigênio-18, oxigênio-17 e hidrogênio-2 ( deutério ). A porcentagem dos isótopos mais pesados ​​é muito pequena, mas ainda afeta as propriedades da água. A água de rios e lagos tende a conter isótopos menos pesados ​​do que a água do mar. Portanto, a água padrão é definida na especificação Vienna Standard Mean Ocean Water .

Para beber

O corpo humano contém de 55% a 78% de água, dependendo do tamanho do corpo. Para funcionar adequadamente, o corpo requer entre um e sete litros (0,22 e 1,54 imp gal; 0,26 e 1,85 US gal) de água por dia para evitar a desidratação ; a quantidade precisa depende do nível de atividade, temperatura, umidade e outros fatores. A maior parte disso é ingerida através de alimentos ou bebidas que não sejam água pura. Não está claro quanta ingestão de água é necessária para pessoas saudáveis, embora a Associação Dietética Britânica aconselhe que 2,5 litros de água total diariamente é o mínimo para manter a hidratação adequada, incluindo 1,8 litros (6 a 7 copos) obtidos diretamente de bebidas. A literatura médica favorece um consumo menor, tipicamente 1 litro de água para um homem médio, excluindo as necessidades extras devido à perda de líquidos do exercício ou clima quente.

Rins saudáveis ​​podem excretar de 0,8 a 1 litro de água por hora, mas o estresse, como o exercício, pode reduzir essa quantidade. As pessoas podem beber muito mais água do que o necessário durante o exercício, colocando-as em risco de intoxicação por água (hiperidratação), que pode ser fatal. A afirmação popular de que "uma pessoa deve consumir oito copos de água por dia" parece não ter base real na ciência. Estudos mostraram que a ingestão extra de água, especialmente até 500 mililitros (18 imp fl oz; 17 US fl oz) na hora das refeições foi associada à perda de peso. A ingestão adequada de líquidos é útil na prevenção da constipação.

Uma recomendação original para a ingestão de água em 1945 pelo Conselho de Alimentação e Nutrição do Conselho Nacional de Pesquisa dos EUA dizia: "Um padrão comum para diversas pessoas é 1 mililitro para cada caloria de alimento. A maior parte dessa quantidade está contida em alimentos preparados". O último relatório de ingestão de referência dietética do Conselho Nacional de Pesquisa dos EUA em geral recomendou, com base na ingestão total média de água dos dados da pesquisa dos EUA (incluindo fontes de alimentos): 3,7 litros (0,81 imp gal; 0,98 US gal) para homens e 2,7 litros ( 0,59 imp gal; 0,71 gal US) do total de água para mulheres, observando que a água contida nos alimentos forneceu aproximadamente 19% da ingestão total de água na pesquisa.

Especificamente, mulheres grávidas e lactantes precisam de líquidos adicionais para se manterem hidratadas. O Instituto de Medicina dos Estados Unidos recomenda que, em média, os homens consumam 3 litros (0,66 imp gal; 0,79 gal US) e as mulheres 2,2 litros (0,48 imp gal; 0,58 gal US); as mulheres grávidas devem aumentar a ingestão para 2,4 litros (0,53 imp gal; 0,63 gal US) e as mulheres que amamentam devem ingerir 3 litros (12 xícaras), pois uma quantidade especialmente grande de líquido é perdida durante a amamentação. Também é observado que normalmente, cerca de 20% da ingestão de água vem de alimentos, enquanto o restante vem de água potável e bebidas ( incluindo cafeína ). A água é excretada do corpo em múltiplas formas; pela urina e fezes , pela transpiração e pela exalação de vapor de água na respiração. Com esforço físico e exposição ao calor, a perda de água aumentará e as necessidades diárias de líquidos também podem aumentar.

Os humanos requerem água com poucas impurezas. As impurezas comuns incluem sais e óxidos metálicos, incluindo cobre, ferro, cálcio e chumbo, e/ou bactérias nocivas, como Vibrio . Alguns solutos são aceitáveis ​​e até desejáveis ​​para melhorar o sabor e fornecer os eletrólitos necessários .

O maior recurso de água doce (em volume) adequado para beber é o Lago Baikal , na Sibéria.

Lavando

Transporte

Usos químicos

A água é amplamente utilizada em reações químicas como solvente ou reagente e menos comumente como soluto ou catalisador. Em reações inorgânicas, a água é um solvente comum, dissolvendo muitos compostos iônicos, bem como outros compostos polares, como amônia e compostos intimamente relacionados à água . Em reações orgânicas, geralmente não é usado como solvente de reação, pois não dissolve bem os reagentes e é anfotérico (ácido e básico) e nucleofílico . No entanto, essas propriedades às vezes são desejáveis. Além disso, a aceleração das reações de Diels-Alder pela água foi observada. A água supercrítica tem sido recentemente um tema de pesquisa. A água supercrítica saturada de oxigênio queima poluentes orgânicos de forma eficiente. O vapor de água é usado para alguns processos na indústria química. Um exemplo é a produção de ácido acrílico a partir de acroleína, propileno e propano. O possível efeito da água nessas reações inclui a interação físico-química da água com o catalisador e a reação química da água com os intermediários da reação.

Troca de calor

A água e o vapor são fluidos comuns utilizados para troca de calor , devido à sua disponibilidade e alta capacidade calorífica , tanto para resfriamento quanto para aquecimento. A água fria pode até estar naturalmente disponível em um lago ou no mar. É especialmente eficaz para transportar calor através da vaporização e condensação da água devido ao seu grande calor latente de vaporização . Uma desvantagem é que os metais comumente encontrados em indústrias como aço e cobre são oxidados mais rapidamente por água e vapor não tratados. Em quase todas as usinas termelétricas , a água é usada como fluido de trabalho (usado em circuito fechado entre caldeira, turbina a vapor e condensador) e refrigerante (usado para trocar o calor residual para um corpo d'água ou transportá-lo por evaporação em uma torre de resfriamento ). Nos Estados Unidos, o resfriamento de usinas de energia é o maior uso de água.

Na indústria de energia nuclear , a água também pode ser usada como moderador de nêutrons . Na maioria dos reatores nucleares , a água é tanto um refrigerante quanto um moderador. Isso fornece uma medida de segurança passiva, pois remover a água do reator também retarda a reação nuclear . No entanto, outros métodos são preferidos para interromper uma reação e é preferível manter o núcleo nuclear coberto com água para garantir um resfriamento adequado.

Considerações de incêndio

A água tem um alto calor de vaporização e é relativamente inerte, o que a torna um bom fluido extintor de incêndio. A evaporação da água leva o calor para longe do fogo. É perigoso usar água em incêndios envolvendo óleos e solventes orgânicos porque muitos materiais orgânicos flutuam na água e a água tende a espalhar o líquido em chamas.

O uso de água no combate a incêndios também deve levar em conta os riscos de explosão de vapor , que pode ocorrer quando a água é usada em incêndios muito quentes em espaços confinados, e de explosão de hidrogênio, quando substâncias que reagem com a água, como certos metais ou carvão quente, como carvão, carvão vegetal ou grafite de coque , decompõe a água, produzindo gás de água .

O poder de tais explosões foi visto no desastre de Chernobyl , embora a água envolvida neste caso não tenha vindo do combate a incêndios, mas do próprio sistema de resfriamento de água do reator. Uma explosão de vapor ocorreu quando o superaquecimento extremo do núcleo fez com que a água se transformasse em vapor. Uma explosão de hidrogênio pode ter ocorrido como resultado de uma reação entre vapor e zircônio quente .

Alguns óxidos metálicos, mais notavelmente os de metais alcalinos e alcalino-terrosos , produzem tanto calor na reação com a água que um risco de incêndio pode se desenvolver. A cal viva de óxido alcalino-terroso é uma substância produzida em massa que é frequentemente transportada em sacos de papel. Se estiverem encharcados, podem inflamar-se à medida que o seu conteúdo reage com a água.

Lazer

Os seres humanos usam a água para muitos fins recreativos, bem como para exercícios e esportes. Algumas delas incluem natação, esqui aquático , canoagem , surf e mergulho . Além disso, alguns esportes, como hóquei no gelo e patinação no gelo , são praticados no gelo. As margens dos lagos, praias e parques aquáticos são lugares populares para as pessoas relaxarem e se divertirem. Muitos acham que o som e a aparência da água corrente são calmantes, e as fontes e outras estruturas de água corrente são decorações populares. Alguns mantêm peixes e outras floras e faunas dentro de aquários ou lagoas para espetáculo, diversão e companhia. Os seres humanos também usam a água para esportes de neve, como esqui , trenós , motos de neve ou snowboard , que exigem que a água seja congelada.

Indústria da água

A indústria da água fornece serviços de água potável e águas residuais (incluindo tratamento de esgoto ) para residências e indústrias. As instalações de abastecimento de água incluem poços de água , cisternas para captação de águas pluviais , redes de abastecimento de água e instalações de purificação de água, tanques de água, torres de água, tubulações de água, incluindo antigos aquedutos . Geradores de água atmosférica estão em desenvolvimento.

A água potável é frequentemente coletada em nascentes , extraída de perfurações artificiais (poços) no solo ou bombeada de lagos e rios. A construção de mais poços em locais adequados é assim uma forma possível de produzir mais água, desde que os aquíferos possam fornecer um caudal adequado. Outras fontes de água incluem a coleta de água da chuva. A água pode exigir purificação para consumo humano. Isso pode envolver a remoção de substâncias não dissolvidas, substâncias dissolvidas e micróbios nocivos . Os métodos populares são a filtragem com areia, que remove apenas o material não dissolvido, enquanto a cloração e a fervura matam micróbios nocivos. A destilação faz todas as três funções. Existem técnicas mais avançadas, como a osmose reversa . A dessalinização da água do mar abundante é uma solução mais cara usada em climas áridos costeiros .

A distribuição de água potável é feita através de sistemas municipais de água , entrega de tanques ou como água engarrafada . Os governos de muitos países têm programas para distribuir água gratuitamente aos necessitados.

Reduzir o uso usando água potável (potável) apenas para consumo humano é outra opção. Em algumas cidades, como Hong Kong, a água do mar é amplamente utilizada para descarga de vasos sanitários em toda a cidade, a fim de conservar os recursos de água doce .

A poluição da água pode ser o maior uso indevido de água; na medida em que um poluente limita outros usos da água, torna-se um desperdício do recurso, independentemente dos benefícios para o poluidor. Como outros tipos de poluição, esta não entra na contabilidade padrão dos custos de mercado, sendo concebida como externalidades pelas quais o mercado não pode dar conta. Assim, outras pessoas pagam o preço da poluição da água, enquanto os lucros das empresas privadas não são redistribuídos para a população local, vítimas dessa poluição. Os produtos farmacêuticos consumidos por seres humanos muitas vezes acabam nos cursos d'água e podem ter efeitos prejudiciais na vida aquática se bioacumularem e não forem biodegradáveis .

As águas residuais municipais e industriais são normalmente tratadas em estações de tratamento de águas residuais . A mitigação do escoamento superficial poluído é abordada através de uma variedade de técnicas de prevenção e tratamento. ( Consulte Escoamento superficial#Mitigação e tratamento .)

Aplicações industriais

Muitos processos industriais dependem de reações usando produtos químicos dissolvidos em água, suspensão de sólidos em pastas de água ou uso de água para dissolver e extrair substâncias, ou para lavar produtos ou equipamentos de processo. Processos como mineração , polpação química , branqueamento de polpa , fabricação de papel , produção têxtil, tingimento, impressão e resfriamento de usinas de energia usam grandes quantidades de água, exigindo uma fonte de água dedicada e muitas vezes causam poluição significativa da água.

A água é utilizada na geração de energia . A hidroeletricidade é a eletricidade obtida a partir da energia hidrelétrica . A energia hidrelétrica vem da água acionando uma turbina hidráulica conectada a um gerador. A hidroeletricidade é uma fonte de energia renovável de baixo custo, não poluente. A energia é fornecida pelo movimento da água. Normalmente, uma barragem é construída em um rio, criando um lago artificial atrás dele. A água que sai do lago é forçada através de turbinas que acionam geradores.

A água pressurizada é usada em jatos de água e cortadores de jato de água . Além disso, pistolas de água de alta pressão são usadas para corte preciso. Funciona muito bem, é relativamente seguro e não é prejudicial ao meio ambiente. Também é usado no resfriamento de máquinas para evitar o superaquecimento ou evitar o superaquecimento das lâminas de serra.

A água também é utilizada em muitos processos e máquinas industriais, como a turbina a vapor e o trocador de calor , além de seu uso como solvente químico . A descarga de água não tratada de usos industriais é poluição . A poluição inclui solutos descarregados (poluição química) e água de refrigeração descarregada ( poluição térmica ). A indústria requer água pura para muitas aplicações e utiliza uma variedade de técnicas de purificação tanto no abastecimento quanto na descarga de água.

Processamento de comida

Ferver , cozinhar no vapor e ferver são métodos populares de cozimento que geralmente exigem a imersão de alimentos em água ou em seu estado gasoso, vapor. A água também é usada para lavar louça . A água também desempenha muitos papéis críticos no campo da ciência alimentar .

Solutos como sais e açúcares encontrados na água afetam as propriedades físicas da água. Os pontos de ebulição e congelamento da água são afetados por solutos, assim como a pressão do ar , que por sua vez é afetada pela altitude. A água ferve em temperaturas mais baixas com a pressão do ar mais baixa que ocorre em altitudes mais altas. Um mol de sacarose (açúcar) por quilograma de água aumenta o ponto de ebulição da água em 0,51 °C (0,918 °F), e um mol de sal por kg aumenta o ponto de ebulição em 1,02 °C (1,836 °F); da mesma forma, aumentar o número de partículas dissolvidas diminui o ponto de congelamento da água.

Os solutos na água também afetam a atividade da água que afeta muitas reações químicas e o crescimento de micróbios nos alimentos. A atividade da água pode ser descrita como a razão entre a pressão de vapor da água em uma solução e a pressão de vapor da água pura. Solutos na água diminuem a atividade de água – isso é importante saber porque a maioria do crescimento bacteriano cessa em baixos níveis de atividade de água. O crescimento microbiano não afeta apenas a segurança dos alimentos, mas também a preservação e a vida útil dos alimentos.

A dureza da água também é um fator crítico no processamento de alimentos e pode ser alterada ou tratada usando um sistema de troca iônica química. Pode afetar drasticamente a qualidade de um produto, além de desempenhar um papel no saneamento. A dureza da água é classificada com base na concentração de carbonato de cálcio que a água contém. A água é classificada como mole se contiver menos de 100 mg/l (Reino Unido) ou menos de 60 mg/l (EUA).

De acordo com um relatório publicado pela organização Water Footprint em 2010, um único quilo de carne bovina requer 15 mil litros (3,3 × 10 ³  imp gal; 4,0 × 10 ³  US gal) de água; no entanto, os autores também deixam claro que esta é uma média global e que fatores circunstanciais determinam a quantidade de água utilizada na produção de carne bovina. ^^

Uso médico

A água para injeção está na lista de medicamentos essenciais da Organização Mundial da Saúde .

Distribuição na natureza

No universo

Grande parte da água do universo é produzida como subproduto da formação de estrelas . A formação de estrelas é acompanhada por um forte vento de gás e poeira. Quando esse fluxo de material eventualmente impacta o gás circundante, as ondas de choque criadas comprimem e aquecem o gás. A água observada é rapidamente produzida neste gás quente e denso.

Em 22 de julho de 2011, um relatório descreveu a descoberta de uma gigantesca nuvem de vapor de água contendo "140 trilhões de vezes mais água do que todos os oceanos da Terra combinados" em torno de um quasar localizado a 12 bilhões de anos-luz da Terra. Segundo os pesquisadores, a "descoberta mostra que a água tem prevalecido no universo por quase toda a sua existência".

A água foi detectada em nuvens interestelares dentro da Via Láctea . A água provavelmente existe em abundância em outras galáxias também, porque seus componentes, hidrogênio e oxigênio, estão entre os elementos mais abundantes do universo. Com base em modelos da formação e evolução do Sistema Solar e de outros sistemas estelares, a maioria dos outros sistemas planetários provavelmente terá ingredientes semelhantes.

Vapor de água

A água está presente como vapor em:

• Atmosfera do Sol : em quantidades vestigiais detectáveis
• Atmosfera de Mercúrio : 3,4% e grandes quantidades de água na exosfera de Mercúrio
• Atmosfera de Vênus : 0,002%
• Atmosfera da Terra : ≈0,40% sobre a atmosfera cheia, tipicamente 1–4% na superfície; bem como o da Lua em quantidades vestigiais
• Atmosfera de Marte : 0,03%
• Atmosfera de Ceres
• Atmosfera de Júpiter : 0,0004% – apenas em gelos ; e a de sua lua Europa
• Atmosfera de Saturno – apenas em gelos ; Encélado : 91% e Dione (exosfera)
• Atmosfera de Urano - em quantidades vestigiais abaixo de 50 bar
• Atmosfera de Netuno – encontrada nas camadas mais profundas
• Atmosferas de planetas extra -solares : incluindo as de HD 189733 b e HD 209458 b , Tau Boötis b , HAT-P-11b , XO-1b , WASP-12b , WASP-17b e WASP-19b .
• Atmosferas estelares : não limitadas a estrelas mais frias e até detectadas em estrelas gigantes e quentes como Betelgeuse , Mu Cephei , Antares e Arcturus .
• Discos circunstelares : incluindo os de mais da metade das estrelas T Tauri , como AA Tauri , bem como TW Hydrae , IRC +10216 e APM 08279+5255 , VY Canis Majoris e S Persei .

Água líquida

A água líquida está presente na Terra, cobrindo 71% de sua superfície. A água líquida também está ocasionalmente presente em pequenas quantidades em Marte . Os cientistas acreditam que a água líquida está presente nas luas de Saturno de Encélado , como um oceano de 10 quilômetros de espessura, aproximadamente 30 a 40 quilômetros abaixo da superfície polar sul de Encélado, e Titã , como uma camada subsuperficial, possivelmente misturada com amônia . A lua de Júpiter, Europa , tem características de superfície que sugerem um oceano de água líquida subsuperficial. A água líquida também pode existir na lua Ganimedes de Júpiter como uma camada imprensada entre gelo de alta pressão e rocha.

Agua gelada

A água está presente como gelo em:

• Marte : sob o regolito e nos pólos.
• Sistema Terra-Lua: principalmente como mantos de gelo na Terra e em crateras lunares e rochas vulcânicas A NASA relatou a detecção de moléculas de água pelo Moon Mineralogy Mapper da NASA a bordo da espaçonave Chandrayaan-1 da Organização de Pesquisa Espacial Indiana em setembro de 2009.
• Ceres
• As luas de Júpiter: a superfície de Europa e também a de Ganimedes e Calisto
• Saturno: no sistema de anéis do planeta e na superfície e manto de Titã e Encélado
• Plutão – sistema de Caronte
• Cometas e outros objetos relacionados ao cinturão de Kuiper e à nuvem de Oort

E também está provavelmente presente em:

• pólos de Mercúrio
• Tétis

Formas exóticas

A água e outros voláteis provavelmente compreendem grande parte das estruturas internas de Urano e Netuno e a água nas camadas mais profundas pode estar na forma de água iônica na qual as moléculas se decompõem em uma sopa de íons de hidrogênio e oxigênio, e mais profundas ainda como superiônicas . água na qual o oxigênio cristaliza, mas os íons de hidrogênio flutuam livremente dentro da rede de oxigênio.

Água e habitabilidade planetária

A existência de água líquida e, em menor grau, suas formas gasosas e sólidas na Terra são vitais para a existência de vida na Terra como a conhecemos. A Terra está localizada na zona habitável do Sistema Solar ; se estivesse um pouco mais perto ou mais longe do Sol (cerca de 5%, ou cerca de 8 milhões de quilômetros), as condições que permitem que as três formas estejam presentes simultaneamente seriam muito menos prováveis ​​de existir.

A gravidade da Terra permite que ela mantenha uma atmosfera . O vapor de água e o dióxido de carbono na atmosfera fornecem um amortecedor de temperatura ( efeito estufa ) que ajuda a manter uma temperatura de superfície relativamente estável. Se a Terra fosse menor, uma atmosfera mais fina permitiria temperaturas extremas, evitando assim o acúmulo de água, exceto nas calotas polares (como em Marte ).

A temperatura da superfície da Terra tem sido relativamente constante ao longo do tempo geológico, apesar dos níveis variados de radiação solar incidente ( insolação ), indicando que um processo dinâmico governa a temperatura da Terra através de uma combinação de gases de efeito estufa e albedo da superfície ou atmosférico . Esta proposta é conhecida como a hipótese de Gaia .

O estado da água em um planeta depende da pressão ambiente, que é determinada pela gravidade do planeta. Se um planeta é suficientemente massivo, a água nele pode ser sólida mesmo em altas temperaturas, por causa da alta pressão causada pela gravidade, como foi observado nos exoplanetas Gliese 436 b e GJ 1214 b .

Direito, política e crise

A política da água é a política afetada pela água e pelos recursos hídricos . Por esta razão, a água é um recurso estratégico no globo e um elemento importante em muitos conflitos políticos. Causa impactos na saúde e danos à biodiversidade.

O acesso à água potável melhorou nas últimas décadas em quase todas as partes do mundo, mas aproximadamente um bilhão de pessoas ainda não têm acesso a água potável e mais de 2,5 bilhões não têm acesso a saneamento adequado . No entanto, alguns observadores estimaram que até 2025 mais da metade da população mundial enfrentará vulnerabilidade baseada na água. Um relatório, publicado em novembro de 2009, sugere que até 2030, em algumas regiões em desenvolvimento do mundo, a demanda de água excederá a oferta em 50%.

1,6 bilhão de pessoas tiveram acesso a uma fonte de água potável desde 1990. Calcula-se que a proporção de pessoas em países em desenvolvimento com acesso a água potável melhorou de 30% em 1970 para 71% em 1990, 79% em 2000 e 84% em 2004.

Um relatório das Nações Unidas de 2006 afirmou que "há água suficiente para todos", mas que o acesso a ela é dificultado pela má gestão e corrupção. Além disso, iniciativas globais para melhorar a eficiência da prestação de ajuda, como a Declaração de Paris sobre a Eficácia da Ajuda , não foram adotadas pelos doadores do setor de água de forma tão eficaz quanto na educação e na saúde, potencialmente deixando vários doadores trabalhando em projetos sobrepostos e governos receptores sem poder para agir.

Os autores da Avaliação Abrangente da Gestão da Água na Agricultura de 2007 citaram a má governança como uma das razões para algumas formas de escassez de água. A governança da água é o conjunto de processos formais e informais por meio dos quais são tomadas as decisões relacionadas à gestão da água. A boa governança da água é principalmente saber quais processos funcionam melhor em um determinado contexto físico e socioeconômico. Às vezes, erros são cometidos ao tentar aplicar 'projetos' que funcionam no mundo desenvolvido para locais e contextos do mundo em desenvolvimento. O rio Mekong é um exemplo; uma revisão das políticas do Instituto Internacional de Gestão da Água em seis países que dependem do rio Mekong para a água constatou que raramente eram realizadas análises de custo-benefício completas e transparentes e avaliações de impacto ambiental. Eles também descobriram que o projeto de lei da água do Camboja era muito mais complexo do que precisava ser.

O Relatório Mundial de Desenvolvimento da Água da ONU (WWDR, ​​2003) do Programa Mundial de Avaliação da Água indica que, nos próximos 20 anos, a quantidade de água disponível para todos deverá diminuir em 30%. Atualmente, 40% dos habitantes do mundo têm água doce insuficiente para uma higiene mínima . Mais de 2,2 milhões de pessoas morreram em 2000 por doenças transmitidas pela água (relacionadas ao consumo de água contaminada) ou secas. Em 2004, a instituição de caridade britânica WaterAid relatou que uma criança morre a cada 15 segundos de doenças facilmente evitáveis ​​relacionadas à água; muitas vezes isso significa falta de disposição de esgoto .

As organizações preocupadas com a proteção da água incluem a International Water Association (IWA), WaterAid, Water 1st e a American Water Resources Association. O International Water Management Institute realiza projetos com o objetivo de usar a gestão eficaz da água para reduzir a pobreza. As convenções relacionadas com a água são a Convenção das Nações Unidas para o Combate à Desertificação (UNCCD), a Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição por Navios , a Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar e a Convenção de Ramsar . O Dia Mundial da Água celebra-se a 22 de março e o Dia Mundial dos Oceanos a 8 de junho.

Na cultura

Religião

A água é considerada um purificador na maioria das religiões. As religiões que incorporam a lavagem ritual ( ablução ) incluem Cristianismo , Hinduísmo , Islamismo , Judaísmo , Movimento Rastafari , Xintoísmo , Taoísmo e Wicca . A imersão (ou aspersão ou afusão ) de uma pessoa na água é um sacramento central do cristianismo (onde é chamado de batismo ); também faz parte da prática de outras religiões, incluindo o islamismo ( ghusl ), judaísmo ( micvê ) e sikhismo ( amrit sanskar ). Além disso, um banho ritual em água pura é realizado para os mortos em muitas religiões, incluindo o islamismo e o judaísmo. No Islã, as cinco orações diárias podem ser feitas na maioria dos casos depois de lavar certas partes do corpo com água limpa ( wudu ), a menos que a água não esteja disponível (veja Tayammum ). No xintoísmo, a água é usada em quase todos os rituais para limpar uma pessoa ou uma área (por exemplo, no ritual do misogi ).

No cristianismo, a água benta é a água que foi santificada por um sacerdote para fins de batismo , bênção de pessoas, lugares e objetos, ou como meio de repelir o mal.

No zoroastrismo , a água ( āb ) é respeitada como fonte de vida.

Filosofia

O filósofo grego antigo Empédocles via a água como um dos quatro elementos clássicos (junto com fogo, terra e ar ), e a considerava um ylem , ou substância básica do universo. Tales , a quem Aristóteles retratou como astrônomo e engenheiro, teorizou que a terra, que é mais densa que a água, emergiu da água. Tales, um monista , acreditava ainda que todas as coisas são feitas de água. Platão acreditava que a forma da água é um icosaedro – fluindo facilmente em comparação com a terra em forma de cubo.

A teoria dos quatro humores corporais associava a água à fleuma , como sendo fria e úmida. O elemento clássico da água também foi um dos cinco elementos da filosofia tradicional chinesa (junto com terra , fogo , madeira e metal ).

Alguns sistemas filosóficos asiáticos tradicionais e populares tomam a água como modelo. A tradução de James Legge de 1891 do Dao De Jing afirma: "A excelência mais elevada é como (a da) água. lugar baixo que todos os homens não gostam. Por isso (seu caminho) está próximo (do) Tao " e "Não há nada no mundo mais macio e fraco do que a água, e ainda para atacar coisas que são firmes e fortes não há nada que pode ter precedência sobre isso - pois não há nada (tão eficaz) pelo qual possa ser mudado". Guanzi no capítulo "Shui di" 水地 elabora ainda mais o simbolismo da água, proclamando que "o homem é água" e atribuindo qualidades naturais do povo de diferentes regiões chinesas ao caráter dos recursos hídricos locais.

Folclore

A "água viva" aparece nos contos folclóricos germânicos e eslavos como um meio de trazer os mortos de volta à vida. Observe o conto de fadas de Grimm ( "A Água da Vida" ) e a dicotomia russa de água viva  [ ru ] e água morta  [ ru ] ). A Fonte da Juventude representa um conceito relacionado de águas mágicas que supostamente previnem o envelhecimento.

Arte e ativismo

A pintora e ativista Fredericka Foster fez a curadoria de O Valor da Água , na Catedral de São João, o Divino , em Nova York, que ancorou uma iniciativa de um ano da Catedral sobre nossa dependência da água. A maior exposição que já apareceu na Catedral, contou com mais de quarenta artistas, incluindo Jenny Holzer , Robert Longo , Mark Rothko , William Kentridge , April Gornik , Kiki Smith , Pat Steir , William Kentridge , Alice Dalton Brown , Teresita Fernandez e Bill Viola . Foster criou o Think About Water , um coletivo ecológico de artistas que usam a água como tema ou meio. Os membros incluem Basia Irland , Aviva Rahmani , Betsy Damon , Diane Burko , Leila Daw , Stacy Levy , Charlotte Coté, Meridel Rubenstein , Stacy Levy , Anna Macleod e Aviva Rahmani .

Para marcar o 10º aniversário do acesso à água e ao saneamento ser declarado um direito humano pela ONU, a instituição de caridade WaterAid contratou dez artistas visuais para mostrar o impacto da água potável na vida das pessoas.

Paródia de monóxido de dihidrogênio

O nome químico tecnicamente correto, mas raramente usado da água , monóxido de di-hidrogênio, tem sido usado em uma série de brincadeiras e brincadeiras que zombam do analfabetismo científico . Isso começou em 1983, quando um artigo do Dia da Mentira apareceu em um jornal em Durand, Michigan . A história falsa consistia em preocupações de segurança sobre a substância.

Veja também

• Esboço da água  - Visão geral e guia tópico da água
• Água (página de dados) é uma coleção das propriedades químicas e físicas da água.
• Aquafobia  – Medo persistente e anormal da água (medo da água)
• Direito humano à água e ao saneamento  – Direito humano reconhecido pela Assembleia Geral das Nações Unidas em 2010
• Efeito Mpemba  – Fenômeno natural que a água quente congela mais rápido que a fria
• Terapia de reidratação oral  – Tipo de reposição de líquidos usada para prevenir e tratar a desidratação
• Sede  – Desejo por fluidos potáveis ​​experimentado por animais
• Análise de pitada de água

Referências

Leitura adicional

links externos

• Estatísticas de água da OCDE
• A página de dados de água do mundo
• Banco de dados abrangente de água da FAO, AQUASTAT
• The Water Conflict Chronology: Water Conflict Database Arquivado em 16 de janeiro de 2013 no Wayback Machine
• Escola de Ciências da Água (USGS)
• Portal para a estratégia, trabalho e publicações associadas do Banco Mundial sobre recursos hídricos
• Associação de Recursos Hídricos da América Arquivado em 24 de março de 2018 no Wayback Machine
• Água na web
• Estrutura e ciência da água Arquivado em 28 de dezembro de 2014 no Wayback Machine
• Por que a água é uma das coisas mais estranhas do universo BBC Ideas, Vídeo, 3:16 minutos, 2019
• A química da água (relatório especial da NSF)
• A Associação Internacional para as Propriedades da Água e do Vapor
• H2O: The Molecule That Made Us , um documentário da PBS de 2020