Получение и применение воды. Способы и области применения воды
Вода – одно из самых важных веществ в природе. Без неё не обходится ни один живой организм, более того, благодаря ей они и возникли на нашей планете. В разных странах человек расходует от 30 до 5 000 кубических метров воды в год. Какую пользу из неё извлекают? Какие способы получения и применения воды существуют?
Она окружает нас повсюду
Вода – самое распространенное вещество на Земле и точно не последнее в космосе. В зависимости от состава и свойств, она бывает жесткая и мягкая, морская, солоноватая и пресная, легкая, тяжёлая и сверхтяжёлая.
Это оксид водорода – неорганическое соединение, при нормальных условиях жидкое, не имеет ни запаха, ни вкуса. При небольшой толщине слоя жидкость бесцветна, с его увеличением может приобретать голубоватый и зеленоватый оттенки.
Она способствует протеканию многих химических реакций, ускоряя их. В теле человека вода составляет около 70 %. Находясь в клетках всех животных и растений, она способствует обмену веществ, терморегуляции и другим жизненно важным функциям.
В трех агрегатных состояниях она окружает нас повсюду, участвуя в круговороте веществ в природе. В виде водяного пара она присутствует в воздухе. Из него она попадает на поверхность Земли в виде атмосферных осадков (льда, тумана, дождя, инея, снега, росы и т. д.). Она попадает в реки и океаны сверху, просачивается в них сквозь грунт. Через какое-то время испаряется с их поверхности, вновь попадая в атмосферу и замыкая круг.
Основной ресурс Земли
Все поверхностные и подземные воды нашей планеты, включая атмосферный пар, объединяются в понятие гидросфера, или водная оболочка. Её объем составляет почти 1,4 миллиона кубических километров.
Около 71 % приходится на Мировой океан – непрерывную оболочку, которая окружает всю сушу Земли. Он делится на океаны Тихий, Атлантический, Северный Ледовитый, Индийский, Южный (по некоторым классификациям) океаны, моря, заливы, проливы и т. д. Мировой океан наполняет соленая морская вода, непригодная для питья.
Вся питьевая вода (пресная) находится в пределах суши. Она составляет всего лишь 2,5-3 % от всего объема гидросферы. Пресные водоемы это: реки, часть озер, ручьи, ледники и горный снег, подземные воды. Они распределены неравномерно. Так, в отдельных частях планеты существуют крайне засушливые и пустынные местности, которые не увлажнялись сотни лет.
Большая часть пресных вод находится в ледниках. В них хранится около 80-90 % всех мировых запасов этого ценного ресурса. Ледники покрывают 16 миллионов квадратных километров суши, они располагаются в приполярных областях и на вершинах высоких гор.
Источник жизни
Вода появилась на Земле миллиарды лет назад, то ли высвободившись в ходе химических реакций, то ли прибыв сюда в составе комет и астероидов. С тех пор она является неотъемлемой частью нашей жизни.
Человек и животные пьют её, растения всасывают корнями (или другими органами) для поддержания сил и энергии. Огромная часть жидкости поступает в организм вместе с продуктами питания.
В целом людям необходимо 5-10 литров воды в день, а в виде жидкости — около двух. Животные и растения могут употреблять её больше. Например, бегемоты пьют около 300 литров в сутки, примерно такое же количество необходимо и эвкалипту.
Применение воды в природе не ограничивается питьем. Для ряда организмов она является местом обитания. В реках и океанах растут водоросли, живут рыбы, планктон, амфибии, членистоногие, некоторые млекопитающие и другие существа.
Способы применения воды
В нашей повседневной жизни ни один день не обходится без воды. При этом обычно используются пресные запасы, количество которых весьма ограничено. Огромные объемы этого ресурса тратятся в быту во время уборки, стирки, мытья посуды, приготовлении пищи.
Кроме того, применение воды необходимо для личной гигиены. С этой целью её используют не только дома, но и во всех рабочих учреждениях, в особенности в больницах. В медицине её также употребляют для лечебных ванн, компрессов, обтираний, добавляют в состав препаратов.
Незаменима она и промышленности. Здесь во многом пригождается её свойство растворять различные вещества, будь то другие жидкости, соли или газы. Её используют для получения азотистой, уксусной, соляной кислот, оснований, спирта, аммиак и т. д. Ежегодно с пресных озер и рек изымается более 1000 кубических километров сырья в производственных целях.
Применение воды связано с такими видами спорта, как фигурное катание, хоккей, плавание, биатлон, гребля, серфинг, водно-моторный спорт. Она необходима при тушении пожара, для ведения сельского хозяйства.
Энергетика
Ещё одна область применения воды – энергетика. На тепловых и электрических станциях вода используется для охлаждения турбин, а также для получения пара. Только для производства одного гигаватта электричества тепловые станции потребляют от 30 до 40 кубических метров воды в секунду.
Применение воды на гидроэлектростанциях основано на других принципах. Здесь электричество вырабатывается за счет скорости течения рек. Станции устанавливают в местах с естественными перепадами высот. Там, где реки не столь стремительны, перепады высот создают искусственно при помощи дамб и плотин.
В Китае, Индии, США, Франции и других странах для производства энергии используют силу приливов. Такие станции (ПЭС) строят на морских побережьях, где уровень воды изменяется несколько раз в день под действием сил притяжения Солнца и Луны.
Морские волны тоже могут давать энергию. Их удельная мощность даже превышает ветровую и приливную. Станций, генерирующих энергию таким способом, пока немного. Первая появилась в 2008 году в Португалии, она обслуживает примерно 1 500 домов. Ещё как минимум одна станция находится в Великобритании на Оркнейских островах.
Сельское хозяйство
Ведение сельского хозяйства невозможно без применения воды. В основном она используется для полива, а также снабжения птиц и скота. Только на разведение десяти тысяч коров может понадобиться 600 кубометров воды. На возделывание риса в среднем уходит 2400 л, на виноград – 600 л, а на картофель – 200 литров.
Часть воды для полива полей и плантаций приходит естественным путем в виде атмосферных осадков. В некоторых странах, например, Великобритании, на них приходится основная доля водоснабжения.
Там, где климат более засушливый, на помощь приходят оросительные системы. Они появились ещё в Месопотамии и Древнем Египте. С тех пор они, конечно, усовершенствовались, но не утратили актуальности. Орошение применяется в странах Азии, Южной Америки и Европы. В горных участках оно террасное, на равнинных участках – паводковое.
Ресурс для отдыха
Одна из самых приятных сфер применения воды человеком – сфера рекреации. Ущерб от такого использования ресурса намного меньше, чем в других областях. К тому же чаще всего люди стремятся поехать не на пресные, а именно на морские водоемы.
На морях и океанах распространен пляжно-купальный отдых. В России популярностью пользуется побережье Черного и Азовского морей. Большинство водоемов дает возможность для развития водного спорта, прогулок на лодках и катера, а также рыбалки.
Регионы с минеральными водами привлекают желающих не только отдохнуть, но и поправить здоровье. Как правило, в таких местах расположены бальнеологические курорты и санатории. Минеральные воды насыщены различными солями и микроэлементами, например, серой, магнием, кальцием и т. д. В зависимости от состава, они могут воздействовать на различные органы в теле человека, улучшая их работу.
Источник
Как мы используем воду
Как мы используем воду
Вода является нашим самым бесценным ресурсом. Она жизненно необходима. Люди, растения и животные в основном состоят из воды. Все живые существа погибли бы, если бы не было воды. Мы используем воду в качестве питья, для того, чтобы мыть, чистить, готовить пищу и выращивать растения, а также для многих других вещей. Человек в среднем использует примерно 150-250 галлонов воды ежедневно. Еще больше воды используется в промышленности для того, чтобы произвести электроэнергию, товары и для транспортировки людей и товаров.
Для удовлетворения хозяйственных потребностей необходимо много воды. На принятие ванной может потребоваться от 30 до 40 галлонов. Средний туалет использует примерно 5 галлонов за один раз. 20-40 галлонов уходит на принятие душа. Стиральные машины используют в среднем 25 галлонов на одну загрузку. Через кухонную раковину уходит примерно 20 галлонов в день для приготовления воды и мойки посуды. Через раковину в ванной, которую используют для того, чтобы мыть руки, побриться и почистить зубы, уходит 15 галлонов каждый день.
Большая часть пресной воды также используется для поливки лужаек, цветочных клумб, огородов, а также для мойки машин и наполнения бассейнов. Мы должны бережно обращать внимание на то, чтобы не загрязнять воду, которую мы используем на улице. Многие люди используют химические вещества на своих лужайках и огородах и после этого поливают их чистой водой. Вода смоет химикаты с растений и после утечет в канализацию, а после этого напрямую в реки и притоки, где рыбы откладывают свою икру. Такая загрязненная вода может убить рыбу и живую природу. Мы всегда должны следить за тем, чтобы не загрязнять окружающую природу.
Мы должны охранять воду, не злоупотреблять ею. Каждый город, и небольших размеров и большой, использует воду. Города используют воду для тушения пожаров, для мойки улиц и поливки общественных мест, таких как парки, газоны, деревья, кустарники и клумбы. Также вода используется для того, чтобы наполнить общественные фонтаны и для источников питьевой воды, включая те, которые расположены при школах и библиотеках. Различные предприятия также используют воду. Подумайте о той воде, которую используют предприятия в вашем городе. Рестораны, больницы, прачечные, химчистки, поля для гольфа. Различные отели, автомойки, салоны красоты, парикмахерские, автозаправочные станции, фитнес-клубы. Они все увеличивают потребление воды. Нам необходимо подумать о том количестве людей, которым нужно использовать воду и сохранить её, чтобы было достаточно для всех.
Количество воды, нужное для фермы, просто потрясающее. Когда мы думаем о воде на ферме, мы думаем о поливе сельскохозяйственных культур, но большое количество воды необходимо и для молочной фермы. Цыплята, поросята, овцы и все другие животные на скотном дворе нуждаются в питьевой воде для того, чтобы жить. Для них необходимо вырастить пищу, также вода нужна для того, чтобы мясо в охлаждающих системах поддерживалось свежим. Овощные и зерновые культуры также нуждаются в воде. Вода используется при распространении удобрений, гербицидов и пестицидов, которые помогают дать больший урожай, но, в то же время, могут загрязнять воду. Большая часть воды, потребляемая на ферме, используется для орошения. Исследования показывают, что благодаря капельному орошению фермеры могут сэкономить до 60% воды по сравнению с другими методами орошения.
Для того чтобы вырастить один початок кукурузы, необходимо примерно 26 галлонов воды, в то время как для производства одного фунта говядины необходимо 2000-2500 галлонов воды. Примерно 120 галлонов воды необходимо для производства одного яйца. Примерно 300 галлонов воды потребуется для одной буханки хлеба и примерно 12000 галлонов для того, чтобы вырастить один бушель (около 9,3 галлонов) пшеницы. Верите ли вы или нет, но примерно 1400 галлонов воды используется в процессе приготовления блюда быстрого приготовления, включая бутерброд, жареное мясо и безалкогольный напиток.
Гидроэлектростанции являются потребителями наибольшего количества воды.
Гидроэлектростанции захватывают кинетическую энергию подающей воды для того, чтобы произвести электричество. Они совершают это при помощи плотины. Плотина заставляет воду подниматься и, таким образом, вода будет иметь большую энергию при падении. Сила падающей воды давит на турбины, вследствие чего они начинают вращаться. Вращающиеся турбины передают кинетическую энергию падающей воды к генераторам. Генераторы вращаются, когда вращаются турбины, таким образом, производя электричество, которое передается в дальнейшем на линии электропередач в дома и предприятия.
Из всего количества электричества в мире примерно 20% приходится на долю гидростанций. Примерно 10% всего электричества производится гидростанциями. Производство гидроэлектроэнергии предотвращает большую часть загрязнения. Производство гидроэлектроэнергии по своей природе является чистым методом производства и не оставляет какого-либо мусора. Благодаря электричеству, произведенному гидроэлектростанциями, снижается количество нефти и угля, необходимого для удовлетворения потребности в электричестве. Она избавляет от необходимости сжигать примерно 22 миллиарда галлонов масла или 120 миллионов тонн угля каждый год. Количество энергии, которую может поставить гидроэлектростанция, зависит от двух вещей: высоты, на которой находится падающая вода и количества падающей воды. Чем выше плотина, тем дольше падает вода и тем больше производится энергии. Если высота увеличена вдвое, то и количество произведенной энергии будет вдвое больше. Количество падающей воды также влияет на количество произведенной энергии. Чем больше воды протекает через турбины, заставляя их вращаться, тем больше будет количество произведенной энергии.
Вода также необходима в промышленности. Ее нагревают, а пар используется для запуска техники. Вода используется для охлаждения горячих металлов, например в производстве стали.
Вода также используется для охлаждения воздуха. Это важный элемент во многих химических веществах, как например медикаментах, лосьонах, шампунях, косметических средствах, средствах для чистки и также в напитках. Вода используется в процессе приготовления пищи и бессчетном количестве процессов на заводах, включая производство бумаги. Вода, которая используется в обработке пищи и напитков, должна быть абсолютно чистой. А производственные предприятия, могут использовать воду более низкого качества.
Отдых это еще одно направление, где мы используем и наслаждаемся водой. Многие люди любят рыбалку, греблю, парусный спорт, греблю на каноэ, рафтинг, плавание, а также многие другие виды отдыха, которые зависят от воды. Большинству из нас нравится минимум один из этих видов отдыха, и мы были бы разочарованы, если бы никогда больше не смогли наслаждаться любым из них. Если наша вода постоянно загрязняется, то становится опасным просто поплавать, а вымирание рыбы в водоёмах лишило бы нас рыбалки. Никто бы не смог наслаждаться греблей на лодке, парусным спортом, греблей на каноэ, рафтингом в загрязненной воде. Мы должны помнить, что очень важно охранять воду от загрязнения.
Транспорт является другим способом использования воды. Многие люди используют лодки и паромы для того, чтобы ездить на работу и возвращаться домой. Людям также нравится путешествовать в круизах или просто заниматься парусным спортом. Разрушение от судоходства включает в себя разливы топлива, которые покрывают воду маслом и угольной пылью, а также эрозию береговой линии, которая наносит вред рыбе и другим обитателям водной стихии.
Источник
