น้ำ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
การตกกระแทกของหยดน้ำ
บทความนี้เกี่ยวกับแง่มุมทั่วไปของน้ำ สำหรับคุณสมบัติทางวิทยาศาสตร์ (H2O) ดูที่ น้ำ (โมเลกุล)

น้ำ เป็นสารประกอบเคมีชนิดหนึ่ง มีสูตรเคมีคือ H2O (ไฮโดรเจนโมน็อกไซต์) โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยออกซิเจน 1 อะตอมและไฮโดรเจน 2 อะตอมเชื่อมติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ น้ำเป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน แต่พบบนโลกที่สถานะของแข็ง (น้ำแข็ง) และสถานะแก๊ส (ไอน้ำ) น้ำยังมีในสถานะของผลึกของเหลวที่บริเวณพื้นผิวที่ขอบน้ำ[1][2]

น้ำปกคลุม 71% บนพื้นผิวโลก[3] และเป็นปัจจัยสำคัญต่อชีวิต[4] น้ำบนโลก 96.5% พบในมหาสมุทร 1.7% ในน้ำใต้ดิน 1.7% ในธารน้ำแข็งและชั้นน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกาและเกาะกรีนแลนด์ ซึ่งเป็นเศษส่วนเล็กน้อยบนผิวน้ำขนาดใหญ่ และ 0.001% พบในอากาศเป็นไอน้ำ ก้อนเมฆ (ก่อตัวขึ้นจากอนุภาคน้ำในสถานะของแข็งและของเหลวแขวนลอยอยู่บนอากาศ) และหยาดน้ำฟ้า[5][6] น้ำบนโลกเพียง 2.5% เป็นน้ำจืด และ 98.8% ของน้ำจำนวนนั้นพบในน้ำแข็งและน้ำใต้ดิน น้ำจืดน้อยกว่า 0.3% พบในแม่น้ำ ทะเลสาบ และชั้นบรรยากาศ และน้ำจืดบนโลกในปริมาณที่เล็กลงไปอีก (0.003%) พบในร่างกายของสิ่งมีชีวิตและผลิตภัณฑ์[5]

น้ำบนโลกเคลื่อนที่ต่อเนื่องตามวัฏจักรของการระเหยเป็นไอและการคายน้ำ (การคายระเหย) การควบแน่น การตกตะกอน และการไหลผ่าน โดยปกติจะไปถึงทะเล การระเหยและการคายน้ำนำมาซึ่งการตกตะกอนลงสู่พื้นดิน

น้ำดื่มสะอาดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แม้ว่าน้ำจะไม่มีแคลอรีหรือสารอาหารที่เป็นสารประกอบอินทรีย์ใดๆ การเข้าถึงน้ำดื่มสะอาดได้เปลี่ยนแปลงไปในช่วงหลายศตวรรษที่ผ่านมาในเกือบทุกส่วนของโลก แต่ประชากรประมาณ 1 พันล้านคนยังคงขาดแคลนน้ำดื่มสะอาดและกว่า 2.5 พันล้านคนขาดแคลนสุขอนามัยที่เพียงพอ[7] มีความเกี่ยวพันกันเรื่องน้ำสะอาดและค่า GDP ต่อคน[8] อย่างไรก็ดี นักสังเกตบางคนประมาณไว้ว่าภายในปี ค.ศ. 2025 ประชากรโลกมากกว่าครึ่งหนึ่งจะประสบปัญหาความเสี่ยงที่เกี่ยวกับน้ำ[9] รายงานล่าสุดเมื่อเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2009 รายงานว่า ภายในปี ค.ศ. 2030 ในพื้นที่ประเทศที่กำลังพัฒนาจะมีความต้องการน้ำจะเพิ่มขึ้นเกิดปริมาณน้ำที่มีกว่า 50%[10] น้ำมีบทบาทสำคัญในเศรษฐกิจโลก เนื่องจากน้ำเป็นตัวทำละลายของสารเคมีหลากหลายชนิดและอำนวยความสะดวกในเรื่องการให้ความเย็นในภาคอุตสาหกรรมและการคมนาคม น้ำจืดประมาณ 70% มนุษย์ใช้ไปกับเกษตรกรรม[11]


คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์[แก้]

สถานะ[แก้]

น้ำเป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันที่มีเพียงพอต่อชีวิตมากที่สุด โดยเฉพาะที่ความดันบรรยากาศปกติที่ 1 บาร์ (0.98692 บรรยากาศ 100 กิโลปาสกาล 14.5 พีเอสไอ) และอุณหภูมิ 373.15 เคลวิน (100 องศาเซลเซียส 212 องศาฟาเรนไฮต์) การเพิ่มความดันบรรยากาศจะลดจุดหลอมเหลวลงเล็กน้อย อยู่ที่ประมาณ −5 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 600 บรรยากาศ −22 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 2100 บรรยากาศ ผลลัพธ์นี้สัมพันธ์กับหลายสิ่ง ตัวอย่างเช่น สเกตน้ำแข็ง ทะเลสาบแช่แข็งในทวีปแอนตาร์กติกา และการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็ง (ที่ความดันสูงกว่า 2100 บรรยากาศ จุดหลอมเหลวจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอีกครั้ง และน้ำแข็งจะมีรูปร่างแปลกที่จะไม่เกิดขึ้นที่ความดันต่ำ)

การเพิ่มความดันมีผลกระทบที่สำคัญต่อจุดเดือด นั่นคือที่อุณหภูมิ 374 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 220 บรรยากาศ มีผลสำคัญต่อปล่องแบบน้ำร้อนใต้ทะเลลึกและไกเซอร์ การทำอาหารแบบใช้ความดัน และการออกแบบเครื่องจักรไอน้ำ บนยอดเขาเอเวอเรสต์ ที่ความดันประมาณ 0.34 บรรยากาศ น้ำเดือดที่อุณภูมิ 68 องศาเซลเซียส (154 องศาฟาเรนไฮต์)

ที่ความดันบรรยากาศต่ำ (ต่ำประมาณ 0.006 บรรยากาศ) น้ำไม่อาจอยู่ในสถานะของเหลวได้ และจะเปลี่ยนสถานะโดยตรงจากของเหลวเป็นแก๊สโดยการระเหิด ปรากฏการณ์ที่ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในการทำอาหารแห้งเยือกแข็ง ที่ความดันบรรยากาศสูง (เหนือ 221 บรรยากาศ) สถานะของเหลวและแก๊สของน้ำไม่อาจแยกความแตกต่างได้ สถานะนี้เรียกว่า ไอน้ำเหนือวิกฤต

น้ำยังแตกต่างจากของเหลวส่วนใหญ่ เนื่องจากน้ำหนาแน่นน้อยลงเมื่อน้ำแข็งตัว ความหนาแน่นสูงสุดของน้ำที่ 1,000 กก./ลบ.ม. (62.43 ปอนด์/ลบ.ฟุต) เกิดที่อุณหภูมิ 3.98 องศาเซลเซียส (39.16 องศาฟาเรนไฮต์) ขณะที่ความหนาแน่นของน้ำแข็งคือ 917 กก./ลบ.ม. (57.25 ปอนด์/ลบ.ฟุต)[12][13] ดังนั้น ปริมาตรของน้ำขยายตัวร้อยละ 9 เมื่อแข็งตัว รองรับความจริงที่ว่า น้ำแข็งลอยได้ในน้ำที่เป็นของเหลว

ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 30 องศาเซลเซียส ถึง 60 องศาเซลเซียส น้ำมีสถานะของเหลว 2 สถานะ[14][15][16]

รสชาติและกลิ่น[แก้]

ปกติน้ำบริสุทธิ์จะไม่มีรสชาติและไม่มีกลิ่น แม้ว่ามนุษย์จะมีประสาทสัมผัสเฉพาะที่สามารถรับรู้ว่ามีน้ำอยู่ในปากได้[17] และกบรับรู้กลิ่นของน้ำได้[18] อย่างไรด็ตาม น้ำจากแหล่งน้ำปกติ (รวมถึงขวดน้ำแร่) มักมีสารละลายจำนวนมากที่อาจให้รสชาติและกลิ่นต่าง ๆ มนุษย์และสัตว์ต่าง ๆ พัฒนาประสาทสัมผัสที่ทำให้ประเมินสภาพดื่มได้ โดยเลี่ยงน้ำที่เค็มเกินไปหรือเหม็นเกินไป[19]

ความแพร่หลายในธรรมชาติ[แก้]

ในเอกภพ[แก้]

น้ำส่วนมากในเอกภพเป็นผลพลอยได้จากการก่อตัวของดาวฤกษ์ เมื่อเกิดดาวฤกษ์ขึ้นมา การเกิดเหล่านั้นจะเกิดขึ้นพร้อมกับกระแสของแก๊สและฝุ่นนอกโลก เมื่อสสารเหล่านี้ไหลออกมากระทบกับแก๊สที่อยู่รอบ ๆ ในที่สุด คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นจะบีบและให้ความร้อนกับแก๊ส จะสังเกตเห็นน้ำเกิดขึ้นภายใต้แก๊สความหนาแน่นต่ำนี้[20]

จากรายงาน ในวันที่ 22 กรกฎาคม ค.ศ. 2011 อธิบายถึงการค้นหากลุ่มก้อนของไอน้ำขนาดยักษ์ ประกอบไปด้วยน้ำมากกว่าน้ำในมหาสมุทรบนโลกรวมกันถึง 140 ล้านล้านเท่า กระจายอยู่รอบ ๆ เควซาร์ที่อยู่ห่างจากโลก 12 พันล้านปีแสง นักวิจัยกล่าวว่า "การค้นพบครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าน้ำนั้นมีแพร่หลายในเอกภพสำหรับการดำรง ชีวิตเกือบทั้งหมด" [21][22]

มีการตรวจพบน้ำในกลุ่มเมฆระหว่างดาวภายในดาราจักรทางช้างเผือกของ เราด้วย และยังอาจมีน้ำมากมายในดาราจักรอื่น ๆ เพราะองค์ประกอบของน้ำคือ ไฮโดรเจนและออกซิเจน เป็นธาตุที่มีอยู่มากในเอกภพ กลุ่มเมฆระหว่างดาวในที่สุดก็รวมตัวกันเป็นเนบิวลาสุริยะ และระบบสุริยะ

ปรากฏในรูปไอน้ำ[แก้]

ปรากฏในรูปของเหลว[แก้]

  • โลก: 71% ของพื้นโลก
  • ยูโรปา: พื้นผิวลึกลงไปในมหาสมุทร 100 กิโลเมตร
  • มีหลักฐานสำคัญชี้ให้เห็นว่าน้ำในรูปของเหลวปรากฏอยู่ใต้พื้นผิวของดวงจันทร์ของดาวเสาร์ชื่อ เอนเซลาดัส

ปรากฏในรูปของแข็ง[แก้]

หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่ามีน้ำแข็งอยู่ที่ขั้วโลกของดาวพุธ[27] น้ำแข็งอาจปรากฏบนดาวซีรีส และดาวทีทิสด้วย น้ำและสารโวลาไทล์ได้ชนิดอื่นอาจประกอบด้วยองค์ประกอบมากมายที่อยู่ภายในดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน และน้ำในชั้นล่างอาจจเป็นในรูปของน้ำไอโอนิกที่เกิดจากโมเลกุลที่แตกตัวเป็นกลุ่มหมอกของไอออนไฮโดรเจนและออกซิเจน และลึกลงไปอีกเป็นน้ำซูเปอร์ไอออนิกที่เกิดจากออกซิเจนตกผลึกแต่ไอออนไฮโดรเจนลอยอย่างอิสระในโครงตาข่าย[28]

แร่ ธาตุบางชนิดบนดวงจันทร์มีโมเลกุลของน้ำเป็นองค์ประกอบ ตัวอย่างในปี ค.ศ. 2008 เครื่องมือปฏิบัติการที่ดีดตัวและระบุอนุภาคพบอนุภาคจำนวนเล็กน้อยภายในหิน ภูเขาไฟที่ลูกเรือของยานอพอลโล 15 นำมาจากดวงจันทร์เมื่อปี ค.ศ. 1971[29] นาซารายงานการค้นพบโมเลกุลน้ำครั้งนี้โดยนักทำแผนที่แร่ธาตุวิทยาบนดวง จันทร์ของนาซาบนยานอวกาศขององค์กรงานวิจัยอวกาศสัญชาติอินเดียชื่อ Chandrayaan-1 ในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009[30]

ดูเพิ่ม[แก้]

อ้างอิง[แก้]

  1. Henniker, J. C. (1949). "The Depth of the Surface Zone of a Liquid". Reviews of Modern Physics (Reviews of Modern Physics) 21 (2): 322–341. doi:10.1103/RevModPhys.21.322. 
  2. Pollack, Gerald. "Water Science". University of Washington, Pollack Laboratory. สืบค้นเมื่อ 2011-02-05. "Water has three phases – gas, liquid, and solid; but recent findings from our laboratory imply the presence of a surprisingly extensive fourth phase that occurs at interfaces." 
  3. "CIA- The world fact book". Central Intelligence Agency. สืบค้นเมื่อ 2008-12-20. 
  4. "United Nations". Un.org. 2005-03-22. สืบค้นเมื่อ 2010-07-25. 
  5. 5.0 5.1 Gleick, P.H., ed. (1993). Water in Crisis: A Guide to the World's Freshwater Resources. Oxford University Press. p. 13, Table 2.1 "Water reserves on the earth". 
  6. Water Vapor in the Climate System[ลิงก์เสีย], Special Report, [AGU], December 1995 (linked 4/2007). Vital Water UNEP.
  7. "MDG Report 2008". สืบค้นเมื่อ 2010-07-25. 
  8. "Public Services", Gapminder video
  9. Kulshreshtha, S.N (1998). "A Global Outlook for Water Resources to the Year 2025". Water Resources Management 12 (3): 167–184. doi:10.1023/A:1007957229865. 
  10. "Charting Our Water Future: Economic frameworks to inform decision-making" (PDF). สืบค้นเมื่อ 2010-07-25. 
  11. Baroni, L.; Cenci, L.; Tettamanti, M.; Berati, M. (2007). "Evaluating the environmental impact of various dietary patterns combined with different food production systems". European Journal of Clinical Nutrition 61 (2): 279–286. doi:10.1038/sj.ejcn.1602522. PMID 17035955. 
  12. Kotz, J. C., Treichel, P., & Weaver, G. C. (2005). Chemistry & Chemical Reactivity. Thomson Brooks/Cole. ISBN 0-534-39597-X. 
  13. Ben-Naim, Ariel; Ben-Naim, Roberta (2011). Alice's Adventures in Water-land. Singapore. doi:10.1142/8068. ISBN 978-981-4338-96-7. 
  14. Crew, Bec. "Physicists Just Discovered a Second State of Liquid Water". ScienceAlert. สืบค้นเมื่อ 2016-11-15. 
  15. "Water: Water—an enduring mystery". สืบค้นเมื่อ 2016-11-15. 
  16. Maestro, L.m.; Marqués, M.i.; Camarillo, E.; Jaque, D.; Solé, J. García; Gonzalo, J.a.; Jaque, F.; Valle, Juan C. Del และคณะ (2016-01-01). "On the existence of two states in liquid water: impact on biological and nanoscopic systems". International Journal of Nanotechnology 13 (8-9): 667–677. doi:10.1504/IJNT.2016.079670. ISSN 1475-7435. 
  17. Edmund T. Rolls (2005), "Emotion Explained". Oxford University Press, Medical. ISBN 0198570031, 9780198570035.
  18. R. Llinas, W. Precht (2012), "Frog Neurobiology: A Handbook". Springer Science & Business Media. ISBN 3642663168, 9783642663161
  19. Joël Candau (2004), "The Olfactory Experience: constants and cultural variables". Water Science and Technology, volume 49, issue 9, pages 11-17.
  20. Melnick, Gary, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Neufeld, David, Johns Hopkins University quoted in: "Discover of Water Vapor Near Orion Nebula Suggests Possible Origin of H20 in Solar System (sic)". The Harvard University Gazette. April 23, 1998.  "Space Cloud Holds Enough Water to Fill Earth's Oceans 1 Million Times". Headlines@Hopkins, JHU. April 9, 1998.  "Water, Water Everywhere: Radio telescope finds water is common in universe". The Harvard University Gazette. February 25, 1999. (linked 4/2007)
  21. Clavin, Whitney; Buis, Alan (22 July 2011). "Astronomers Find Largest, Most Distant Reservoir of Water". NASA. สืบค้นเมื่อ 2011-07-25. 
  22. Staff (22 July 2011). "Astronomers Find Largest, Oldest Mass of Water in Universe". Space.com. สืบค้นเมื่อ 2011-07-23. 
  23. "MESSENGER Scientists 'Astonished' to Find Water in Mercury's Thin Atmosphere". Planetary Society. 2008-07-03. Archived from the original on 2010-10-16. สืบค้นเมื่อ 2008-07-05. 
  24. Water Found on Distant Planet July 12, 2007 By Laura Blue, Time
  25. Water Found in Extrasolar Planet's Atmosphere – Space.com
  26. 26.0 26.1 Sparrow, Giles (2006). The Solar System. Thunder Bay Press. ISBN 1-59223-579-4. 
  27. NASA, "MESSENGER Finds New Evidence for Water Ice at Mercury's Poles", 29 November 2012.
  28. Weird water lurking inside giant planets, New Scientist, 1 September 2010, Magazine issue 2776.
  29. Versteckt in Glasperlen: Auf dem Mond gibt es Wasser – Wissenschaft – Der Spiegel – Nachrichten
  30. Water Molecules Found on the Moon, NASA, 24 September 2009