You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
1<br />
Neobična svojstva vode<br />
Prof. dr. sc. Franjo Sokolić, PMF, Split<br />
Voda, voda, svuda oko nas...<br />
Sveprisutnost čini vodu potpuno banalnom tvari. Za Aristotela je ona bila jedan od<br />
četiri »elementa«, uz zemlju, zrak i vatru. To je najrasprostranjenija tekućina. Ona čini većinu<br />
površinskog sloja Zemlje. Volumen mora i oceana iznosi oko 10 9 km 3 . Voda čini i preko<br />
polovice tvari koja tvori žive organizme (70% kod čovjeka, 90% kod meduza). Prema tome,<br />
ona nije samo oko nas, nego i u nama. Voda je ključna za razumijevanje svih bioloških<br />
procesa jer čini medij u kojem se ti procesi odvijaju. No, ma koliko to zvučalo neobično,<br />
njena točna uloga u tim procesima još nije potpuno razjašnjena. Isto tako, voda je odlučujući<br />
faktor u određivanju vremena i klime na Zemlji. Nadalje, jedno od najinteresantnijih pitanja<br />
pri upoznavanju novih planeta u svemiru je ima li na njima vode? Odgovor na to pitanje daje<br />
nam djelomično odgovor na pitanje je li tamo moguć život.<br />
Dva su osnovna pristupa izučavanju vode: makroskopski i mikroskopski. Prvi se<br />
sastoji u tome da vodu zamislimo kao kontinuiranu tvar koja ima karateristična mehanička i<br />
termička svojstva. Ta se svojstva izučavaju u hidrostatici i hidrodinamici. Hidrostatika govori<br />
o tekućinama u stanju mirovanja, koje se nalaze u ravnoteži. Hidrodinamika se bavi<br />
tekućinama koje teku – a ti su procesi opisan nelinearnim parcijalnim diferencijalnim<br />
jednadžbama – i jedna je od najkompliciranijih grana fizike. Da bi mogli govoriti o tim<br />
fenomenima koristimo pojmove poput gustoće, koja za vodu iznosi 1 kg/l pri temperaturi od<br />
4°C i tlaku od 1 atm (atmosfera). Drugo važno svojstvo vode je njezin specifični toplinski<br />
kapacitet, koji iznosi 1 cal/(gK). To znači da je za zagrijavanje 1g vode sa 24,5°C na 25,5°C<br />
pri tlaku od 1 atm vodi potrebno dovesti količinu energije od 1 cal (kalorija). K (kelvin) je<br />
simbol za jedinicu temperature, koja je ista kao i za °C. Treba primijetiti da su svojstva vode<br />
izražena jediničnim vrijednostima. To nije slučajno; upravo je voda odabrana da bi se<br />
definirale te jedinice. Čak je i temperaturna skala odabrana prema svojstvima vode. Naime,<br />
0°C je temperatura taljenja leda (ili zaleđivanja vode), a 100°C temperatura isparavanja vode<br />
(ili kondenzacije vodene pare), jedno i drugo pri tlaku od 1 atm.<br />
Za detaljniju analizu vode moramo krenuti od termodinamike. To je vrlo apstraktna<br />
fizikalna teorija koja se bazira na vrlo općenitim iskustvenim principima kao što su princip<br />
očuvanja energije i princip porasta entropije.<br />
Voda, kao i druge tvari, može postojati u tri agregatna stanja: čvrstom, tekućem i<br />
plinovitom. Stanje sustava je potpuno definirano s tri termodinamičke varijable: p (tlak), V<br />
(volumen) i T (temperatura). Međutim, one nisu nezavisne. Za svaku tvar postoji relacija koja<br />
ih povezuje – to je »jednadžba stanja«. Za jednostavni model kao što je idealni plin, koji se<br />
sastoji od tvarnih točaka koje ne međudjeluju, jednadžba stanja je<br />
pV = nRT ,<br />
gdje je n količina (broj molova) plina, a R je plinska konstanta.<br />
Taj model nije konzistentan jer ne pruža nikakav mehanizam uravnoteživanja sistema,<br />
dok je bit gornje jednadžbe u tome da ona prikazuje sustav u ravnoteži. Jednadžbi stanja<br />
odgovara ploha u p,V,T prostoru. Presjeci te plohe s ravninama definiranim s T=konstanta su<br />
hiperbole, a s ravninama definiranim s p=konstanta ili s V=konstanta pravci. Jednadžba
Change language