آب که با نام علمی H 2 O شناخته می شود، جزء اساسی محیط زیست زمین است و برای حیات حیاتی است. این درس به بررسی خواص، چرخه و اهمیت آب می پردازد و پایه ای برای درک نقش مایعات در جهان ما فراهم می کند.
آب یک ترکیب شیمیایی متشکل از دو اتم هیدروژن است که به یک اتم اکسیژن متصل شده اند که به صورت H 2 O نشان داده می شود. در طبیعت در سه حالت وجود دارد: جامد (یخ)، مایع (آب) و گاز (بخار). خواص منحصر به فرد آب آن را برای حیات ضروری می کند، از جمله نقش آن به عنوان یک حلال جهانی، ظرفیت گرمایی ویژه بالا و توانایی آن برای وجود در سه حالت تحت شرایط دمایی زمین.
خواص غیر معمول آب از ساختار مولکولی و پیوند هیدروژنی آن ناشی می شود. این خواص عبارتند از:
چرخه آب حرکت مداوم آب در داخل زمین و جو است. این شامل فرآیندهای مختلفی از جمله تبخیر، تراکم، بارش، نفوذ و رواناب است. این چرخه برای توزیع آب و گرما در سراسر جهان، حمایت از اکوسیستم ها، و دوباره پر کردن منابع آب شیرین ضروری است.
آب به عنوان "حلال جهانی" شناخته می شود زیرا می تواند بیش از هر مایع دیگری مواد را در خود حل کند. این خاصیت به دلیل ساختار مولکولی قطبی آن است که در آن اتم اکسیژن کمی منفی و اتم های هیدروژن کمی مثبت است. این قطبیت به مولکول‌های آب اجازه می‌دهد تا یون‌ها و مولکول‌های مختلف را احاطه کرده و حل کنند و آن را برای فرآیندهای بیولوژیکی، واکنش‌های شیمیایی و انتقال مواد مغذی ضروری می‌سازد.
در حالی که سطح زمین توسط 71 درصد آب پوشانده شده است، تنها 2.5 درصد آن آب شیرین است و کسری از آن برای استفاده انسان قابل دسترسی است. آب آشامیدنی می‌تواند از آب‌های سطحی (رودخانه‌ها، دریاچه‌ها) یا آب‌های زیرزمینی (آب‌خوان‌ها) تامین شود. کیفیت آب آشامیدنی برای سلامت انسان حیاتی است و قبل از توزیع برای حذف آلاینده ها تصفیه می شود.
آلودگی آب، ناشی از تخلیه صنعتی، رواناب های کشاورزی و زباله های شهری، بر دسترسی به آب پاک تأثیر می گذارد. تلاش‌های حفاظتی، مانند کاهش هدر رفت آب، حفاظت از حوزه‌های آبخیز و بهبود مدیریت آب، برای تضمین تامین آب پایدار برای نسل‌های آینده ضروری است.
درک حالات و چگالی آب را می توان از طریق آزمایش های ساده کشف کرد. به عنوان مثال، با انجماد آب در سینی یخ و مقایسه حجم و وزن آب قبل و بعد از انجماد، می توان انبساط و تغییر چگالی را مشاهده کرد. به طور مشابه، مشاهده ذوب یخ در آب گرم می تواند وضعیت آب و انرژی درگیر در انتقال فاز را نشان دهد.
آب در شکل ها و چرخه های مختلف خود جزء کلیدی سیستم زمین است. خواص منحصر به فرد آن از زندگی پشتیبانی می کند، بر آب و هوا تأثیر می گذارد و اکوسیستم ها را شکل می دهد. با درک علم پشت H2O ، ما بینشی در مورد نقش حیاتی آب در محیط زیست خود و اهمیت مدیریت مسئولانه این منبع گرانبها به دست می آوریم.
