そもそも、どうして水が常温で液体なのか(私だけかも知れませんが)不思議でしようがありません。
専門的になりますが、少し調べてみましたので報告しましょう。


 

 * 水の星 地球の誕生

 地球は、太陽系星雲の中で無数の微惑星が衝突と合体を繰り返しながら、約46億年前、原始地球が誕生したとされています。
微惑星の衝突の衝撃で高温・高圧中で、ガス化し易い水や炭素化合物が蒸発し地球をおおうようになり、寒冷化と温暖化が繰り返され、約41億年前には陸と海が形成されたようです。
恐竜の謳歌や類人猿の登場は1億年前頃とされています。

 

 さて、地球の水の分布ですが、地球上の全水量は13.86億kで海水が96.5%、淡水は2.5%の0.35億kで、そのほとんどが地下水や氷河となっています。
農業用水や飲み水など我々が利用できる湖水や河川水は全水量のなんと0.008%、地下水を含めても0.768%しかありません。

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 大気圏の中で、オゾン層に守られた地球上の水分は、海面から太陽のエネルギーを得て水蒸気となり、上空で雲となり、雨や雪となって地球上に再び戻ってきます。
たまたま、森林に降った雨や雪が、森林を涵養し、河川を形成し、農業用水、飲料水、工業用水、発電用水など人間の生活のため利用され、再度海に放流されています。
こうした水循環が、数十億年以上繰り返されています、目の前のコップの水は、古代人が使っていた水かも知れません、と思うとロマンを感じます。
しかしながら現実に目を向けると、酸性雨やオゾン層破壊、CO
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による地球温暖化は直近の大事件なのです。

写真
【写真:空と森林からの循環水(竜頭の滝:栃木県日光)】



 * 水の三態(気体、液体、固体) 
 水の星地球上には1気圧(1013hPa)の圧力があり、この状態で水は、液体で存在しています。100℃を超えると沸騰し水蒸気となり気体になります。
標高が1000m高くなると約100hPa気圧が低下すると云われています。
富士山の山頂では、気圧が約632hPa、水の沸点は88℃となり、圧力鍋でなければ、おいしいご飯は炊けません。
ちなみに、標高8848mのエベレストでは、気圧316hPa,沸点70℃と云われています。

 水は、圧力や温度により、液体であったり、個体の氷や気体の水蒸気となったりします。
水は、生物にとって、非常に都合の良い形態なのです。


 

 * 水の分子式

 昔、水の分子式はH、分子量18g/molと教わりました。
空気は酸素と窒素の混合物で、平均分子量28.9g/molと云われています。そうです、水は空気より軽いのです。

 気体の水素や酸素や窒素などは、加圧冷却することで液化され工場などで利用されています。しかしながら、水蒸気は結露などに見られるように、簡単に液化します。

 見たことはありませんが、水の分子は、一つの酸素原子と二つの水素原子が図のような変な三角形の構造となっているそうです。

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 この変な三角形の水分子は、酸素原子はマイナス、水素原子はプラスの電荷を帯びています。
このように偏った電荷を持った分子を極性分子と云うそうです。
この電気的に分極した水の分子は、水素結合と呼ばれる弱い力で周囲の同じ水の分子と結ばれ巨大な集合体(クラスター)となり液体の状態となります。
水素結合の力は弱く、水素結合の相手は、絶えず滑って変わっています。
コップの中の水は、目には見えませんが勝手に動き回っていて、少し熱エネルギーを加えると、いくつかの水分子はバラバラになり、空中を遊泳し始める仕組みです。

 水の特性を利用したものに、防水スプレーがあります。電気的に中性の無極性分子は、極性分子と仲が悪いので混じり合いません、こうした電気的性質が利用されています。



 * ワカサギ釣り

 不思議な物体「水」の特徴はたくさんありますが、一つとして、液体である水は、水素結合の性質に起因し4°Cの状態で最も密度が大きくなります。

湖周辺の気温がだんだん下がり、湖の表面から凍り始めました、湖の一番底は最も重たい4°Cの水ですから、湖の魚は、底の方へ逃げていけば凍ってしまうことはありません。
湖面の氷の厚さを確認し、穴を開けてワカサギ釣りができるのです。

 
 
 H
Oと云う物質の不思議は、尽きることがありません、いづれにしても、
人間の体重の60%は水分と云われています、「水の星の地球人」は、水の不思議に感謝しましょう。


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by:m.nakao

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