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Wasserwirtschaft

Wasserbilanz

Wasser als Stoff

Das Wasser als Stoff

Woher kommt das Wasser auf der Erde?

Urgeschichte der Erde (älter 3.7 Milliarden Jahre):

ca. 3.7 Milliarden Jahre und danach:

Eigenschaften des Wassers:


HG2-7: Dreiatomiges Molekül H2O
Dipol hat zur Folge:
  • gutes Lösungsvermögen
  • Viskosität
  • Oberflächenspannung

Wasser steht in einer Elementreihe von        und nimmt darin auf der Erde eine Sonderstellung ein.

Bild.gif (1505 Byte) HG2-9: Meltin-freezing and boiling-condensation temperatures of Group VIa hydrides.

Wasser besitzt gutes Lösungsvermögen für fast alles:

 

0 °C

10 °C

20 °C

30 °C

H2

0,0215

0,0196

0,0182

0,0170

O2

0,0489

0,0380

0,0310

0,0261

N2

0,0235

0,0186

0,0155

0,0134

CO2

1,7130

1,1940

0,8780

0,6650

Luft

0,0292

0,0228

0,0187

0,0156

SO2

79,7890

56,6470

39,3740

27,1610

O3

0,6500

0,5200

0,3700

0,2300

HT2-8: Löslichkeit von Gasen im Wasser. Volumenverhältnis Gas/Wasser bei einem Druck von 1000 hPa (KITTNER et al. 1985).
           Der 1000-fache Wert entspricht dem BUNSEN'schen Absorptionskoeffizienten. (aus BAUMGARTNER/LIEBSCHER)

HG2-8: Löslichkeit von O2 und CO2 in Wasser in Abhängigkeit von der Wassertemperatur (D'ANS & LAX 1967)

Wasser kommt auf der Erde in 3 Phasen vor:

Þ dazwischen Phasenübergänge durch Energie, beschrieben durch Phasendiagramme


HG2-12: Surface temperatures and pressures for the planets plotted on the phase diagram for water. From Opportunities in the Hydrologic Sciences.

Bei der Änderung des Aggregatzustandes von Wasser wird Energie gebraucht bzw. frei:

HG2-11: Phasenzustände und Energieumsätze (J/g) bei den Aggregatsänderungen von Wasser (aus BAUMGARTNER/LIEBSCHER)

Mechanische Eigenschaften von Wasser, bestimmt durch Dipol- oder Wasserstoffbrückenbindungen:

Hb2-2.jpg (15553 Byte)

HB2-2: Schematic diagram of water molecules in the liquid state. Arrows indicate hydrogen bonds between the oppositely charged ends of adjacent molecules. (from DINGMAN)

Þ alle Eigenschaften von Temperatur abhängig

Temperatur (°C)

r, gw

m

n

s

cp

lv

0

1.00000

1.0000

1.0000

1.0000

1.0000

1.0000

3.98

1.00013

 

 

 

 

 

5

1.00012

0.8500

0.8500

0.9907

0.9963

0.9953

10

0.99986

0.7314

0.7315

0.9815

0.9940

0.9904

15

0.99926

0.6374

0.6379

0.9722

0.9924

0.9857

20

0.99836

0.5607

0.5616

0.9630

0.9915

0.9810

25

0.99720

0.4983

0.4997

0.9524

0.9910

0.9763

30

0.99580

0.4463

0.4482

0.9418

0.9907

0.9715

HT2-10: Relative values of properties of pure liquid water as functions of temperature: r = mass density, gw = weight density,
m = dynamic viscosity, n = kinematic viscosity, s = surface tension, lv = latent heat of vaporization, cp = specific heat

Bild.gif (1505 Byte) HG2-14: Dichte r und spezifisches Volumen u des Wassers in Abhängigkeit von der Temperatur

Seehöhe h

-308

-141

0

113

550

1008

3072

5685

m

Luftdruck p

1050

1030

1013

1000

950

900

700

500

hPa

Siedepunkt Ts

101,00

100,46

100,00

99,63

98,20

96,71

89,96

81,34

°C

HT2-9: Siedepunkt Ts von Wasser in Abhängigkeit von Seehöhe h und Luftdruck p (nach LINKE & BAUR 1970)

Bild.gif (1505 Byte) HG2-13: Siedetemperaturen auf Gebirgen der Erde

Wasser besitzt elektrische Eigenschaften:

  • Leitfähigkeit (Dissoziation) (z.B Föhn in Badewanne!)
  • Dielektrizitätskonstante, Dipolmoment (z.B. Bodenfeuchtemessung in der Fernerkundung)
Wasser: D = 80
Alkohol: D = 5
Boden: D = 2...3
Vakuum: D = 1

Ungewöhnlich an Wasser ist auch:

  • das Gefrieren des Wassers von oben
  • die sehr große Albedo von Schnee (0.9 bei frischem Schnee) aufgrund der Vielzahl von Kristallen beim Gefrieren
  • der kleine Absorptionskoeffizient des Wassers für sichtbares Licht Þ Leben im Wasser möglich (Algen)

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