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2.14: Estados del agua
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States of Water
 
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TRANSCRIPCIÓN

2.14: States of Water

2.14: Estados del agua

Water exists in three main states: solid (ice), liquid, and gas (steam). The state water is in depends on the intermolecular forces that draw water molecules together and the kinetic energy that pulls them apart.

Water freezes when the intermolecular forces are greater than the kinetic energy. Unlike most other substances, water is less dense in its solid state than it is in its liquid state. This is because each water molecule is capable of bonding with four molecules, forming a spaced, tetrahedral organization. This characteristic of water allows ice to float. Without floating ice, bodies of water would freeze from the bottom up, killing aquatic life.

When kinetic energy is applied to ice in the form of heat, ice melts into liquid water. In this state, bonds between water molecules constantly break and form again. When ice melts, the temperature of the water remains at the melting point until the whole volume is liquid. Only then will the water temperature increase beyond the melting point.

As kinetic energy overpowers intermolecular forces, liquid water (or even ice) turns into a gas. The process of generating steam from liquid water is called vaporization. Increases in kinetic energy can occur within the sample, as with boiling, or can happen at the surface when water evaporates. The process by which a gas is generated directly from a solid, without first going through a liquid phase, is called sublimation. This transition is dependent on low atmospheric pressure, augmenting the effects of kinetic energy.

When kinetic energy drops, steam can transition into a liquid, a process called condensation, or directly into a solid, a process called deposition or desublimation. Condensation accounts for rain, and deposition accounts for snow.

In the search for other biocompatible planets, the presence of water is a crucial feature, especially in liquid form, because life on Earth began in water. Enceladus is an ice-covered moon of Saturn that has water plumes or geysers on its southern pole. This initially generated much debate over whether Enceladus has liquid water under the ice, as the plumes were found to carry both steam and ice. However, the moon’s orbit around Saturn and other clues suggest the presence of a vast liquid ocean in Enceladus, making it potentially hospitable for life.

El agua existe en tres estados principales: sólido (hielo), líquido y gas (vapor). El agua del estado depende de las fuerzas intermoleculares que unen las moléculas de agua y de la energía cinética que las separa.

El agua se congela cuando las fuerzas intermoleculares son mayores que la energía cinética. A diferencia de la mayoría de las otras sustancias, el agua es menos densa en su estado sólido que en su estado líquido. Esto se debe a que cada molécula de agua es capaz de adherirse con cuatro moléculas, formando una organización tetraédrica espaciada. Esta característica del agua permite que el hielo flote. Sin hielo flotante, los cuerpos de agua se congelarían de abajo hacia arriba, matando la vida acuática.

Cuando la energía cinética se aplica al hielo en forma de calor, el hielo se derrite en agua líquida. En este estado, los enlaces entre moléculas de agua se rompen y se forman constantemente de nuevo. Cuando el hielo se derrite, la temperatura del agua permanece en el punto de fusión hasta que todo el volumen es líquido. Sólo entonces la temperatura del agua aumentará más allá del punto de fusión.

A medida que la energía cinética domina las fuerzas intermoleculares, el agua líquida (o incluso el hielo) se convierte en un gas. El proceso de generación de vapor a partir de agua líquida se denomina vaporización. Los aumentos en la energía cinética pueden ocurrir dentro de la muestra, como con la ebullición, o pueden ocurrir en la superficie cuando el agua se evapora. El proceso por el cual un gas se genera directamente a partir de un sólido, sin pasar primero por una fase líquida, se denomina sublimación. Esta transición depende de la baja presión atmosférica, aumentando los efectos de la energía cinética.

Cuando la energía cinética cae, el vapor puede pasar a un líquido, un proceso llamado condensación, o directamente en un sólido, un proceso llamado deposición o dessublimación. La condensación explica la lluvia, y la deposición explica la nieve.

En la búsqueda de otros planetas biocompatibles, la presencia de agua es una característica crucial, especialmente en forma líquida, porque la vida en la Tierra comenzó en el agua. Encélado es una luna cubierta de hielo de Saturno que tiene plumas de agua o géiseres en su polo sur. Esto inicialmente generó mucho debate sobre si Encélado tiene agua líquida bajo el hielo, ya que se encontró que las plumas transportaban tanto vapor como hielo. Sin embargo, la órbita de la luna alrededor de Saturno y otras pistas sugieren la presencia de un vasto océano líquido en Encélado, por lo que es potencialmente hospitalario de por vida.


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