Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Relevante Eigenschaften des Wassers 10
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2 Physikalische und chemische Eigenschaften des Wassers
Für das Verständnis des Vorganges der Verdunstung von den Oberflächen stehender
Gewässer ist die Kenntnis der Eigenschaften und der Besonderheiten des Wassers aus
physikalischer und chemischer Sicht unabdingbar.
Wasser ist von universeller Bedeutung für viele abiotische Vorgänge auf der Erde, für das
irdische Leben und die wirtschaftliche Tätigkeit des Menschen. Sowohl pflanzliche als auch
tierische Lebewesen bestehen hauptsächlich aus Wasser. Dieses ist nicht nur Hauptbestandteil
der organischen Substanz, es stellt vor allem auch eine wesentliche Grundlage aller physiologischen
Vorgänge dar. Die Existenz von flüssigem Wasser auf der Oberfläche der Erde ist an
deren Temperatur- und Schwereverhältnisse gebunden. Ein Entweichen des atmosphärischen
Wasserdampfes in den Weltraum wird durch die Erdbeschleunigung verhindert, die mittlere
Oberflächentemperatur von ca. 288 K lässt Wasserstoffoxid überhaupt erst in der flüssigen
Phase auftreten. Letztlich sind also auch die Größe und Masse der Erde, ihre Entfernung von
der Sonne sowie die Charakteristik ihrer Umlaufbahn von großer Bedeutung.
Die Wasserhülle der Erde entstand vor mehr als 3,7 - 4 Milliarden Jahren durch Kondensation
des Wasserdampfes auf der erkalteten Kruste. Mit der Akkumulation flüssigen Wassers auf der
Oberfläche der Erde wurde das Kohlendioxid, das vorher bis zu 90 % der Atmosphäre ausmachte,
im Laufe der Erdgeschichte im Kohlensäure-Karbonat-System der Ozeane gebunden
und größtenteils sedimentiert. Die Verringerung der CO2-Gehalte, wie auch das Vorhandensein
von Wasserdampf in der Atmosphäre waren und sind von herausragender Bedeutung für das
Klima auf unserem Planeten. Dieses wird auch vor allem durch die hohe spezifische Wärme des
Wassers sowie seine hohe Schmelz- und Verdampfungswärme geprägt.
Die Wasserhülle bot nicht nur die stofflichen Grundlagen, sondern auch die physikalischen
Rahmenbedingungen für die Entstehung und Entwicklung des Lebens auf der Erde. Sie
schützte die ersten Lebensformen, lange Zeit vor Herausbildung der Ozonschicht, vor der
harten UV-Strahlung.
Wasser (chem. Wasserstoffoxid; lat. aqua; griech. hydor) in reiner Form ist eine in dünnen
Schichten farblose, bei größerer Schichtmächtigkeit (> 5 m) himmelblaue, geruchs- und
geschmacksneutrale Flüssigkeit. Gegenüber anderen Stoffen, insbesondere auch den Verbindungen
des Wasserstoffs (Hydride) mit den, dem Sauerstoff benachbarten Elementen, nimmt
das Wasser in Bezug auf wesentliche physikalische und chemische Eigenschaften eine Sonderstellung
ein. Diese resultiert vor allem aus dem spezifischen Aufbau der Moleküle. Aufgrund der
stärkeren Elektronegativität des Sauerstoffatoms sind die Ladungen ungleich verteilt, das
einzelne Molekül verhält sich wie ein Dipol. Der Winkel zwischen den H-O-H - Atomen beträgt
104,5°. Auf der Sauerstoffseite befinden sich die nicht gebundenen Elektronen, die verbleibenden
Protonen stellen die positive Seite des Dipols.