Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.14: Fases van Water
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
States of Water
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

2.14: States of Water

2.14: Fases van Water

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.

Water bestaat in drie hoofdtoestanden: vast (ijs), vloeibaar en gas (stoom). De toestand waarin water zich bevindt, hangt af van de intermoleculaire krachten die watermoleculen samenbrengen en de kinetische energie die ze uit elkaar trekt.

Water bevriest wanneer de intermoleculaire krachten groter zijn dan de kinetische energie. In tegenstelling tot de meeste andere stoffen is water in vaste toestand minder dicht dan in vloeibare toestand. Dit komt omdat elk watermolecuul in staat is zich te binden met vier moleculen, waardoor een uit elkaar geplaatste, tetraëdrische organisatie wordt gevormd. Deze eigenschap van water zorgt ervoor dat ijs kan drijven. Zonder drijvend ijs zouden waterlichamen van onder naar boven bevriezen, waardoor het waterleven zou sterven.

Wanneer kinetische energie in de vorm van warmte op ijs wordt toegepast, smelt ijs in vloeibaar water. In deze toestand breken bindingen tussen watermoleculen voortdurend en vormen zich opnieuw. Wanneer ijs smelt, blijft de temperatuur van het water op het smeltpunt totdat het hele volume vloeibaar is. Alleen dan zal de watertemperatuur stijgenvoorbij het smeltpunt.

Omdat kinetische energie intermoleculaire krachten overmeestert, verandert vloeibaar water (of zelfs ijs) in een gas. Het proces van het genereren van stoom uit vloeibaar water wordt verdamping genoemd. Verhogingen van kinetische energie kunnen optreden in het monster, zoals bij koken, of kunnen optreden aan het oppervlak wanneer water verdampt. Het proces waarbij een gas rechtstreeks uit een vaste stof wordt gegenereerd, zonder eerst door een vloeibare fase te gaan, wordt sublimatie genoemd. Deze overgang is afhankelijk van lage atmosferische druk, waardoor de effecten van kinetische energie toenemen.

Wanneer kinetische energie daalt, kan stoom overgaan in een vloeistof, een proces dat condensatie wordt genoemd, of direct in een vaste stof, een proces dat afzetting of desublimatie wordt genoemd. Condens zorgt voor regen en afzetting voor sneeuw.

Bij de zoektocht naar andere biocompatibele planeten is de aanwezigheid van water een cruciaal kenmerk, vooral in vloeibare vorm, omdat het leven op aarde in water begon. Enceladus is een met ijs bedekte maan of Saturnus met waterpluimen of geisers op de zuidpool. Dit veroorzaakte aanvankelijk veel discussie over de vraag of Enceladus vloeibaar water onder het ijs heeft, aangezien de pluimen zowel stoom als ijs bleken te dragen. De baan van de maan rond Saturnus en andere aanwijzingen suggereren echter de aanwezigheid van een uitgestrekte vloeibare oceaan in Enceladus, waardoor deze mogelijk gastvrij is voor het leven.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter