Những điều cần biết về nước

Nước có tên tiếng Anh là water. Từ này bắt nguồn từ tiếng Anh cổ wæter, từ  Proto-Germanic *watar (cũng từ Old Saxon watar), Old Frisian wetir, Dutch water, Old High German wazzar,  German Wasser vatn, Gothic wato, từ Proto-Indo-European *wod-or, dạng hậu tố của gốc *wed- (“nước”; “ướt”). Cùng họ với gốc Ấn-Âu, nước còn được gọi là ύδωρ ( ýdor) trong tiếng Hy Lạp,  вода́  ( vodá ) trong tiếng Nga, uisce trong tiếng Ailen và ujë trong tiếng Albania.

Đặc tính

Một phân tử nước gồm hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy.

Nước (H2O) là một  hợp chất vô cơ phân cực. Ở nhiệt độ phòng, nước là một dạng chất lỏng không vị và không mùi, gần như không màu (có một chút màu xanh lam). Cho đến nay nước là hợp chất hóa học được nghiên cứu nhiều nhất và được mô tả là “dung môi phổ quát” cho khả năng hòa tan nhiều chất. Điều này khiến nước trở thành “dung môi của sự sống”. Đúng là vậy, nước trong tự nhiên hầu như luôn có các chất hòa tan khác nhau. Nước là chất phổ biến duy nhất tồn tại ở dạng rắn, lỏng và khí trong điều kiện thường.

Trạng thái

Cùng với oxidan, nước là một trong hai tên gọi chính thức của hợp chất hóa học H2O, nó cũng là dạng lỏng của H2O. Hai trạng thái phổ biến khác của vật chất nước là dạng rắn (nước đá) và dạng khí (hơi nước). Việc bổ sung hoặc loại bỏ nhiệt có thể gây ra sự chuyển pha: đóng băng (nước thành nước đá), tan chảy (nước đá thành nước), hóa hơi (nước thành hơi), ngưng tụ (hơi thành nước), thăng hoa (đá thành hơi) và lắng đọng (hơi thành nước đá).

Tỉ trọng

Những điều cần biết về nước đó là nước khác với hầu hết các chất lỏng khác ở chỗ nó ít đặc hơn khi đóng băng. Ở áp suất 1 atm, nó đạt mật độ đông đặc tối đa 1.000 kg/m3 ở 3,98°C. Mật độ của băng là 917 kg/m3, độ giãn nở là 9%. Sự giãn nở này có thể tạo ra áp lực rất lớn, làm vỡ đường ống và nứt đá.

Trong hồ hoặc đại dương, nước ở 4°C chìm xuống đáy, và hình thành băng trên bề mặt hồ và nổi trên mặt nước lỏng. Lớp băng này cách nhiệt với nước bên dưới, giúp nước không bị đóng băng. Nếu không có biện pháp bảo vệ này, hầu hết các sinh vật thủy sinh sống trong hồ sẽ bị tiêu diệt trong mùa đông

Từ tính

Nước là một vật liệu nghịch từ. Mặc dù tương tác yếu, nhưng với nam châm siêu dẫn, nước có thể tương tác đáng kể.

Chuyển pha

Ở áp suất khí quyển (atm), đá tan chảy hoặc nước đóng băng ở 0°C và nước sôi hoặc hơi ngưng tụ ở 100°C. Tuy nhiên, ngay cả dưới điểm sôi, nước vẫn có thể chuyển thành hơi bằng cách bay hơi (sự bốc hơi trong toàn bộ chất lỏng được gọi là sôi). Sự thăng hoa và lắng đọng cũng xảy ra trên các bề mặt. Ví dụ, sương giá đọng trên bề mặt lạnh trong khi bông tuyết hình thành bằng cách lắng đọng trên hạt aerosol hoặc hạt nhân băng. Trong quá trình sấy lạnh, thực phẩm được đông lạnh và sau đó được bảo quản ở áp suất thấp để băng trên bề mặt thăng hoa.

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi phụ thuộc vào áp suất. Một giá trị gần đúng cho tốc độ thay đổi nhiệt độ nóng chảy với áp suất được đưa ra bởi phương trình Clausius-Clapeyron: 

Trong đó:

• S là thể tích mol của pha lỏng và pha rắn
• f là nhiệt ẩn của mol chất nóng chảy.

Ở hầu hết các chất, khi nóng chảy thể tích tăng nên nhiệt độ nóng chảy sẽ tăng theo áp suất. Tuy nhiên, vì nước đá ít đặc hơn nước nên nhiệt độ tan chảy giảm xuống. Ở các sông băng, hiện tượng tan chảy do áp suất có thể xảy ra dưới khối lượng băng đủ dày, dẫn đến các hồ dưới băng .

Phương trình Clausius-Clapeyron cũng áp dụng cho nhiệt độ sôi, nhưng với sự chuyển đổi chất lỏng / khí, pha hơi có tỷ trọng thấp hơn nhiều so với pha lỏng, do đó nhiệt độ sôi tăng theo áp suất. Nước có thể duy trì ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ cao trong đại dương sâu hoặc dưới lòng đất. Ví dụ, nhiệt độ vượt quá 205°C ở Old Faithful, một mạch nước trong Công viên Quốc gia Yellowstone. Trong miệng phun thủy nhiệt, nhiệt độ có thể vượt quá 400°C.

Ở mực nước biển, nhiệt độ sôi của nước là 100°C. Khi áp suất khí quyển giảm theo độ cao, nhiệt độ sôi giảm 1°C sau mỗi 274 m. Nấu trên cao lâu hơn nấu dưới biển. Ví dụ, ở 1.524 m, thời gian nấu phải tăng thêm một phần tư để đạt được kết quả mong muốn. (Ngược lại, có thể sử dụng nồi áp suất để giảm thời gian nấu bằng cách tăng nhiệt độ sôi.) Trong chân không, nước sẽ sôi ở nhiệt độ phòng.

Điểm ba và điểm tới hạn

Những điều cần biết về nước đó là trên giản đồ pha áp suất /nhiệt độ có các đường cong phân cách chất rắn với hơi nước, hơi nước với chất lỏng và chất lỏng với chất rắn. Chúng gặp nhau tại một điểm duy nhất được gọi là điểm ba (triple point), nơi cả ba giai đoạn có thể cùng tồn tại. Điểm ba ở nhiệt độ 273,16K (0,01°C) và áp suất 611,657 pascal (0,00604 atm). Nó là áp suất thấp nhất mà nước lỏng có thể tồn tại. Đến năm 2019, điểm ba được sử dụng để xác định thang nhiệt độ Kelvin.

Đường cong pha nước/hơi nước kết thúc ở 647,096K (373,946°C) và 22,064 megapascal (3.200,1 psi; 217,75 atm). Đây được gọi là điểm tới hạn (critical point). Ở nhiệt độ và áp suất cao hơn, pha lỏng và pha hơi nước tạo thành một pha liên tục được gọi là chất lỏng siêu tới hạn. Nó có thể bị nén dần dần hoặc mở rộng giữa các mật độ giống như khí và lỏng, các đặc tính của nó (khá khác biệt so với các đặc tính của nước xung quanh) rất nhạy cảm với tính đặc. Ví dụ, đối với áp suất và nhiệt độ thích hợp, nó có thể trộn tự do với các hợp chất không phân cực, bao gồm hầu hết các hợp chất hữu cơ. Điều này khiến nó hữu ích trong nhiều ứng dụng như điện hóa nhiệt độ cao và làm một chất xúc tác lành tính về mặt sinh thái trong các phản ứng hóa học liên quan đến các hợp chất hữu cơ. Trong lớp phủ của Trái đất, nó hoạt động như một dung môi trong quá trình hình thành, hòa tan và lắng đọng khoáng chất.

Pha đá và nước

Dạng băng bình thường trên bề mặt Trái đất là Ice Ih , một pha hình thành các tinh thể có trục đối xứng hình lục giác. Một loại khác với đối xứng tinh thể lập phương, Ice Ic, có thể xuất hiện ở tầng trên của bầu khí quyển.Khi áp suất tăng, băng hình thành các cấu trúc tinh thể khác nhau. Tính đến năm 2019, dạng băng thứ 17 đã được xác nhận bằng thực nghiệm và một số khác được dự đoán về mặt lý thuyết. Dạng băng thứ 18 là một pha băng superionic, tâm mặt lập phương, được phát hiện khi một giọt nước chịu một sóng xung kích làm tăng áp suất của nước lên hàng triệu atm và tăng nhiệt độ lên hàng nghìn độ, dẫn đến cấu trúc của các nguyên tử oxy cứng lại, các nguyên tử hydro chuyển động tự do. Khi bị kẹp giữa các lớp graphene, băng tạo thành một mạng hình vuông.

Chi tiết về bản chất hóa học của nước lỏng chưa được tìm hiểu rõ. Một số giả thuyết cho rằng hành vi bất thường của nó là do tồn tại 2 trạng thái lỏng.

Vị và mùi

Nước tinh khiết thường không vị và không mùi, mặc dù con người có các cảm biến cụ thể có thể cảm nhận được sự hiện diện của nước trong miệng, và ếch có thể ngửi thấy nó. Tuy nhiên, nước từ các nguồn thông thường (cả nước khoáng đóng chai) thường có nhiều chất hòa tan, có thể tạo ra vị và mùi khác nhau. Con người và các loài động vật khác đã phát triển các giác quan cho phép chúng đánh giá nước.

Những điều cần biết về nước: Màu sắc và hình dạng

Nước tinh khiết có màu xanh lam nhẹ do hấp thụ ánh sáng trong vùng ca. 600 nm – 800 nm. Bạn có thể dễ dàng quan sát màu sắc trong một cốc nước đặt trên nền trắng tinh, dưới ánh sáng thông thường. Các dải hấp thụ chính chịu trách nhiệm về màu sắc là âm bội của các dao động kéo dài O-H. Cường độ biểu hiện ​​của màu sắc tăng lên theo độ sâu của cột nước, tuân theo định luật của Beer (Beer’s law). Nó cũng được áp dụng với một hồ bơi khi nguồn sáng là ánh sáng mặt trời phản chiếu từ gạch trắng của hồ bơi.

Trong tự nhiên, màu sắc cũng có thể bị biến đổi từ xanh lam sang xanh lục do sự hiện diện của chất rắn lơ lửng hoặc tảo.

Trong công nghiệp, quang phổ cận hồng ngoại được sử dụng với các dung dịch nước do cường độ âm bội của nước thấp. Nghĩa là các cuvet thủy tinh có chiều dài đường đi ngắn sẽ được sử dụng. Để quan sát quang phổ hấp thụ kéo dài của nước hoặc của dung dịch nước trong vùng xung quanh 3.500 cm −1 (2,85 μm) cần có chiều dài đường dẫn khoảng 25 μm. Ngoài ra, cuvet phải trong suốt khoảng 3500 cm −1 và không hòa tan trong nước. Canxi florua là một vật liệu được sử dụng phổ biến cho các cửa sổ cuvet với dung dịch nước.

Ví  dụ, bạn có thể quan sát các dao động Raman cơ bản với một tế bào mẫu 1 cm.

Thực vật thủy sinh, tảo và các sinh vật quang hợp khác có thể sống trong nước sâu đến hàng trăm mét, vì ánh sáng mặt trời có thể chiếu tới chúng. Trên thực tế, không có ánh sáng mặt trời nào chiếu tới các phần đại dương có độ sâu dưới 1.000 mét (3.300 ft).

Chiết suất của  nước lỏng (1,333 ở 20°C) cao hơn nhiều so với không khí (1,0), tương tự như của ankan và etanol nhưng thấp hơn của glixerol (1,473), benzen (1,501), carbon disulfide (1.627), và các loại thủy tinh thông thường (1.4 đến 1.6). Chỉ số khúc xạ của nước đá (1,31) thấp hơn của nước lỏng.

Phân tử phân cực

Trong phân tử nước, nguyên tử hydro tạo với nguyên tử oxy một góc 104,5°. Các nguyên tử hydro ở gần nhau về hai góc của một tứ diện đều có tâm là oxi. Ở hai góc còn lại là các cặp electron hóa trị đơn độc không tham gia liên kết. Trong một tứ diện hoàn hảo, các nguyên tử sẽ tạo thành một góc 109,5°, nhưng lực đẩy giữa các cặp đơn lẻ lớn hơn lực đẩy giữa các nguyên tử hydro. Độ dài liên kết O-H khoảng 0,096 nm.

Các chất khác có cấu trúc phân tử tứ diện, ví dụ như metan ( CH4 ) và hydro sunfua (H2S ). Tuy nhiên, oxy có độ âm điện cao hơn so với hầu hết các nguyên tố khác. Vì vậy nguyên tử oxy giữ điện tích âm trong khi nguyên tử hydro mang điện tích dương. Cùng với cấu trúc uốn cong, điều này tạo cho phân tử một mômen lưỡng cực điện và được phân loại là phân tử phân cực.

Nước là một dung môi phân cực tốt, hòa tan nhiều muối và các phân tử hữu cơ ưa nước như đường và rượu. Nước cũng hòa tan nhiều loại khí, chẳng hạn như oxy và carbon dioxide (tạo ra mùi khét của đồ uống có ga, rượu vang sủi bọt và bia). Ngoài ra, nhiều chất trong cơ thể sống, chẳng hạn như protein, DNA và  polysaccharide, được hòa tan trong nước. Sự tương tác giữa nước và các tiểu đơn vị của các phân tử sinh học này định hình sự gấp khúc của protein, sự bắt cặp cơ sở DNA, và các hiện tượng khác quan trọng đối với sự sống (hiệu ứng kỵ nước).

Nhiều chất hữu cơ (chẳng hạn như chất béo, dầu và ankan ) kỵ nước, tức là không hòa tan trong nước. Nhiều chất vô cơ cũng không hòa tan ví dụ như hầu hết các oxit kim loại, sunfua và silicat

Liên kết hydro

Do tính phân cực, một phân tử nước ở trạng thái lỏng hoặc rắn có thể hình thành tối đa bốn liên kết hydro với các phân tử lân cận. Liên kết hydro mạnh gấp khoảng mười lần lực Van der Waals hút các phân tử vào nhau trong hầu hết các chất lỏng. Đây là lý do tại sao nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước cao hơn nhiều so với các hợp chất tương tự khác như hydro sunfua. Họ cũng giải thích nhiệt dung riêng cao đặc biệt của nó (khoảng 4,2 J/g/K), nhiệt của phản ứng tổng hợp (khoảng 333 J/ g), nhiệt hóa hơi (2257 J/g ) và độ dẫn nhiệt (từ 0,561 đến 0,679 W/m/K). Những đặc tính này làm cho nước điều hòa khí hậu Trái đất một cách hiệu quả, bằng cách lưu trữ nhiệt và vận chuyển nó giữa các đại dương và khí quyển. Các liên kết hydro của nước là khoảng 23 kJ/mol (so với liên kết OH cộng hóa trị ở 492 kJ/ mol). Trong số này, người ta ước tính rằng 90% là do tĩnh điện, trong khi 10% còn lại là một phần cộng hóa trị.

Những liên kết này là nguyên nhân gây ra sức căng bề mặt của nước và lực mao dẫn. Hoạt động của mao dẫn đề cập đến xu hướng di chuyển của nước lên một ống hẹp chống lại lực của trọng lực. Đặc tính này dựa trên tất cả các thực vật có mạch, chẳng hạn như cây cối.

Tự ion hóa

Nước là một dung dịch yếu của hydroxit hydronium, có phương trình cân bằng 2H2O⇔H3O+ + OH- , kết hợp với sự solvat hóa của các ion hydronium tạo thành.

Độ dẫn điện và điện phân

Nước tinh khiết có độ dẫn điện thấp, tăng khi sự hòa tan của một lượng nhỏ vật chất ion như muối thông thường.

Nước lỏng có thể được tách thành các nguyên tố hydro và oxy bằng cách cho dòng điện chạy qua nó, một quá trình được gọi là điện phân. Quá trình phân hủy đòi hỏi nhiều năng lượng đầu vào hơn nhiệt tỏa ra bởi quá trình nghịch đảo (285,8 kJ/mol, hay 15,9 MJ/kg).

Tính chất cơ học

Nước lỏng không thể nén được, khả năng nén của nó nằm trong khoảng từ 4.4-5.1×10⁻¹⁰ Pa⁻¹ trong điều kiện bình thường. Ngay cả trong các đại dương ở độ sâu 4 km, nơi có áp suất 400atm, nước chỉ giảm 1,8% về thể tích.

Độ trơn của nước vào khoảng 10⁻³ Pa·s hoặc 0.01 poise ở nhiệt độ 20°C, và  tốc độ âm thanh trong nước lỏng nằm trong khoảng 1.400 đến 1.540 mét mỗi giây (4.600 và 5.100 ft / s) tùy thuộc vào nhiệt độ. Âm thanh truyền đi khoảng cách xa trong nước với độ suy giảm ít, đặc biệt là ở tần số thấp (khoảng 0,03  dB / km cho 1 k Hz ), một đặc tính được các loài giáp xác và con người khai thác để liên lạc và cảm nhận môi trường (sonar).

Khả năng phản ứng

Các nguyên tố kim loại nhạy điện hơn so với hydro, đặc biệt là các kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ như liti, natri, canxi, kali và xêzi thay thế hydro từ nước, tạo thành  hydroxit và giải phóng hydro. Ở nhiệt độ cao, cacbon phản ứng với hơi nước để tạo thành cacbon monoxit và hydro.

Những điều cần biết về nước ở trên trái đất

Thủy văn là khoa học nghiên cứu về sự di chuyển, phân bố và chất lượng của nước trên khắp Trái đất. Nghiên cứu về sự phân bố của nước là thủy văn. Nghiên cứu về sự phân bố và chuyển động của nước ngầm là địa chất thủy văn, của sông băng là băng hà, của vùng nước nội địa là hồ học và sự phân bố của đại dương là hải dương học. Các quá trình sinh thái với thủy văn nằm trong trọng tâm của sinh thái học.

Khối lượng chung của nước được tìm thấy trên, dưới và trong bề mặt của một hành tinh được gọi là thủy quyển. Lượng nước gần đúng của Trái đất (tổng lượng nước cung cấp trên thế giới) là 1,386 × 10 9 km khối.

Nước lỏng được tìm thấy trong các vùng nước, chẳng hạn như đại dương, biển, hồ, sông, suối, kênh, ao hoặc vũng nước. Phần lớn nước trên Trái đất là nước biển. Nước cũng có trong khí quyển ở các trạng thái rắn, lỏng và hơi. Nó cũng tồn tại dưới dạng nước ngầm trong các tầng chứa nước .

Nước có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình địa chất. Nước ngầm có trong hầu hết các loại đá và áp lực của nước ngầm ảnh hưởng đến các kiểu đứt gãy. Nước trong lớp phủ là nguyên nhân gây ra sự tan chảy tạo ra núi lửa tại các vùng hút chìm. Trên bề mặt Trái đất, nước đóng vai trò quan trọng trong cả quá trình phong hóa hóa học và vật  lý. Nước và băng (ở mức độ nhỏ hơn nhưng vẫn đáng kể) cũng là nguyên nhân gây ra một lượng lớn sự vận chuyển trầm tích xảy ra trên bề mặt trái đất. Sự lắng đọng của trầm tích vận chuyển tạo thành nhiều loại đá trầm tích, tạo nên ghi chép địa chất của  lịch sử Trái đất.

Những điều cần biết về nước: Vòng tuần hoàn của nước

Vòng tuần hoàn nước (được gọi một cách khoa học là chu trình thủy văn) đề cập đến sự trao đổi liên tục của nước trong thủy quyển, giữa  khí quyển, nước trong đất, nước  bề mặt, nước ngầm và thực vật.

Nước di chuyển lặp đi lặp lại qua từng vùng này trong vòng tuần hoàn nước, bao gồm các quá trình chuyển dịch sau:

• Bay hơi: nước bốc hơi từ đại dương và các vùng nước khác vào không khí và hơi nước từ thực vật và động vật trên cạn thoát ra và lơ lửng trong không khí
• Giáng thủy: hơi nước ngưng tụ từ không khí và rơi xuống trái đất hoặc đại dương.
• Dòng chảy: nước theo dòng chảy từ đất liền đổ ra biển.

Hầu hết hơi nước được tìm thấy trong đại dương đều quay trở lại đại dương, nhưng gió mang hơi nước trên đất liền với tốc độ tương đương với dòng chảy ra biển, khoảng 47Tt mỗi năm trong khi bốc hơi và thoát hơi nước xảy ra trong các khối đất liền cũng đóng góp thêm 72Tt mỗi năm. Lượng mưa, với tốc độ 119Tt mỗi năm trên đất liền, có một số dạng: phổ biến nhất là mưa, tuyết và mưa đá cùng với sương mù và sương. Sương là những giọt nước nhỏ ngưng tụ khi có mật độ hơi nước cao gặp bề mặt mát. Sương thường hình thành vào buổi sáng khi nhiệt độ xuống thấp nhất, ngay trước khi mặt trời mọc và khi nhiệt độ bề mặt trái đất bắt đầu tăng lên. Nước ngưng tụ trong không khí cũng có thể khúc xạ ánh sáng mặt trời để tạo ra cầu vồng.

Nước chảy tràn thường dồn về các lưu vực rồi đổ ra sông. Thông qua xói mòn, dòng chảy định hình môi trường tạo ra các thung lũng và đồng bằng sông, nơi cung cấp đất và mặt bằng phong phú cho việc hình thành các trung tâm dân cư. Lũ lụt xảy ra khi một vùng đất, thường là vùng trũng, bị bao phủ bởi nước, xảy ra khi sông tràn bờ hoặc triều cường xảy ra. Mặt khác, hạn hán khoảng thời gian khi một khu vực thiếu hụt nguồn cung cấp nước kéo dài hàng tháng hoặc hàng năm. Điều này xảy ra khi một khu vực nhận được lượng mưa liên tục dưới mức trung bình do địa hình của nó hoặc do vị trí của nó về vĩ độ .

Tài nguyên nước

Những điều cần biết về nước đó là tài nguyên nước là nguồn nước tự nhiên, cung cấp nước cho con người. Ví dụ như nguồn cung cấp nước uống hoặc nước tưới tiêu. Nước xuất hiện dưới dạng cả “trữ lượng” và “dòng chảy”. Nước có thể được dự trữ trong các hồ, mạch nước ngầm hoặc các tầng chứa nước, băng và tuyết. Trong tổng lượng nước ngọt toàn cầu, ước tính khoảng 69% nước được dự trữ trong các sông băng và tuyết phủ vĩnh viễn; 30% là trong mạch nước ngầm; và 1% còn lại trong các hồ, sông, khí quyển và quần thể sinh vật. Trữ lượng nước có thể dao động theo mùa, giảm trong thời kỳ khô hạn và tăng lên trong thời kỳ mưa nhiều ẩm ướt. Một phần đáng kể nguồn cung cấp nước đến từ việc khai thác nước trong các kho dự trữ và khi lượng nước rút ra vượt quá mức nạp lại, lượng nước dự trữ sẽ giảm. Theo một số ước tính, có tới 30% tổng lượng nước được sử dụng cho tưới tiêu đến từ việc rút nước ngầm không bền vững, gây cạn kiệt nguồn nước ngầm.

Nước biển và thủy triều

Nước biển trung bình chứa khoảng 3,5% natri clorua, cộng với một lượng nhỏ các chất khác. Các tính chất vật lý của nước biển khác với nước ngọt ở một số khía cạnh quan trọng. Nó đóng băng ở nhiệt độ thấp hơn (khoảng -1,9°C) và mật độ của nó tăng khi nhiệt độ giảm đến điểm đóng băng, thay vì đạt mật độ tối đa ở nhiệt độ trên mức đóng băng. Độ mặn của nước ở các vùng biển lớn thay đổi từ khoảng 0,7% ở Biển Baltic  đến 4,0% ở Biển Đỏ (hay còn là biển chết, được biết đến với độ mặn cực cao từ 30 đến 40%. Đây thực sự là một hồ muối.)

Thủy triều là sự dâng lên và hạ xuống theo chu kỳ của mực nước biển cục bộ do lực thủy triều của Mặt trăng và Mặt trời tác động lên đại dương. Thủy triều gây ra những thay đổi về độ sâu của các vùng nước biển và cửa sông và tạo ra các dòng chảy dao động được gọi là dòng thủy triều. Sự thay đổi thủy triều được tạo ra tại một vị trí nhất định là kết quả của sự thay đổi vị trí của Mặt trăng và Mặt trời so với Trái đất cùng với  tác động của chuyển động quay của Trái đất và độ sâu cục bộ. Dải bờ biển bị nhấn chìm khi thủy triều lên và lộ ra khi thủy triều xuống, vùng triều là sản phẩm sinh thái quan trọng của thủy triều.

Những điều cần biết về nước khi ảnh hưởng đến cuộc sống

Từ quan điểm sinh học, nước có nhiều đặc tính khác biệt rất quan trọng đối với sự sinh sôi nảy nở của sự sống. Tất cả các dạng sự sống đều phụ thuộc vào nước. Nước rất quan trọng. Nó vừa là dung môi chứa nhiều chất hòa tan trong cơ thể vừa là một phần thiết yếu của nhiều quá trình trao đổi chất trong cơ thể. Trao đổi chất là tổng của quá trình đồng hóa và dị hóa. Trong quá trình đồng hóa, nước được loại bỏ khỏi các phân tử để phát triển các phân tử lớn hơn (ví dụ: tinh bột, chất béo trung tính và protein để lưu trữ nhiên liệu và thông tin). Trong quá trình dị hóa, nước được sử dụng để phá vỡ các liên kết tạo ra các phân tử nhỏ hơn (ví dụ: glucose, axit béo và axit amin được sử dụng làm nhiên liệu hoặc cho các mục đích khác). Nếu không có nước, các quá trình trao đổi chất đặc biệt này không thể tồn tại.

Nước là cơ sở cho quá trình quang hợp và hô hấp. Các tế bào quang hợp sử dụng năng lượng của mặt trời để tách hydro của nước khỏi oxy. Hydro kết hợp với CO2 (được hấp thụ từ không khí hoặc nước) để tạo thành glucose và giải phóng oxy. Tất cả các tế bào sống đều sử dụng những nhiên liệu như vậy và oxy hóa hydro, carbon để thu năng lượng mặt trời, cải tạo nước và CO2 trong quá trình này (hô hấp tế bào).

Nước cũng là trung tâm của tính trung hòa axit-bazơ và chức năng của enzym. Một axit, một chất cho ion hydro (H+, tức là một proton), có thể được trung hòa bởi một bazơ, một chất nhận proton như ion hydroxit (OH-) để tạo thành nước. Nước được coi là trung tính, với độ pH (log âm của nồng độ ion hydro) là 7. Axit có giá trị pH nhỏ hơn 7 trong khi bazơ có giá trị lớn hơn 7.

Các dạng sinh vật sống dưới nước

Nước trên bề mặt trái đất chứa đầy sự sống. Các dạng sự sống xuất hiện sớm nhất dưới nước, gần như tất cả các loài cá chỉ sống trong nước, và có nhiều loại động vật có vú sống ở biển, chẳng hạn như cá heo và cá voi. Một số loại động vật, chẳng hạn như động vật lưỡng cư, dành một phần cuộc sống của chúng dưới nước và một phần trên cạn. Các loài thực vật như tảo bẹ và tảo nói chung phát triển trong nước và là cơ sở cho một số hệ sinh thái dưới nước. Sinh vật phù du nói chung là nền tảng của chuỗi thức ăn đại dương.

Động vật có xương sống dưới nước cần oxy để tồn tại. Chúng hấp thụ oxy theo nhiều cách khác nhau. Thay vì phổi, cá dùng mang để hô hấp, mặc dù một số loài cá, chẳng hạn như cá phổi có cả hai. Các loài động vật có vú ở biển, chẳng hạn như cá heo, cá voi, rái cá và hải cẩu cần phải nổi lên mặt nước để hít thở không khí. Một số loài lưỡng cư có khả năng hấp thụ oxy qua da. Động vật không xương sống phải thay đổi để tồn tại trong vùng nước nghèo oxy như sử dụng ống thở và mang. Tuy nhiên, vì sự sống của động vật không xương sống tiến hóa trong môi trường sống dưới nước nên có rất ít hoặc không có chuyên môn hóa cho quá trình hô hấp trong nước.

Ảnh hưởng đến nền văn minh nhân loại

Những điều cần biết về nước đó là nền văn minh nhân loại đã phát triển mạnh mẽ trong lịch sử xung quanh các con sông và các tuyến đường thủy chính như Lưỡng Hà, cái nôi của nền văn minh, nằm giữa hai con sông lớn Tigris và Euphrates. Xã hội cổ đại của người Ai Cập phụ thuộc hoàn toàn vào sông Nile. Nền văn minh Thung lũng Indus sơ khai (khoảng năm 3300 trước Công nguyên đến năm 1300 trước Công nguyên) phát triển dọc theo sông Indus và các nhánh chảy ra khỏi dãy Himalaya. Rome cũng được lập lên trên bờ sông Tiber của Ý. Các đô thị lớn như Rotterdam, London, Montreal, Paris, Thành phố New York, Buenos Aires, Thượng Hải, Tokyo, Chicago và Hồng Kông mở rộng khả năng thương mại một phần là nhờ khả năng tiếp cận dễ dàng qua đường biển. Các đảo có cảng nước an toàn như Singapore đã phát triển mạnh vì lý do tương tự. Ở những nơi như khan hiếm nước như Bắc Phi và Trung Đông, việc tiếp cận với nước sạch là một yếu tố chính trong sự phát triển của con người.

Sức khỏe và ô nhiễm

Nước con người có thể sử dụng được gọi là nước uống. Đối với nước không uống được cần phải lọc hoặc chưng cất hay sử dụng một loạt các phương pháp khác thì mới uống được. Hơn 660 triệu người không được tiếp cận với nước uống an toàn.

Nước không phù hợp để uống nhưng không gây hại cho con người thì được sử dụng để bơi lội hoặc tắm rửa. Nó được gọi bằng nhiều tên gọi khác nhau và đôi khi được gọi là nước sạch hoặc “an toàn để tắm”. Clo là một chất gây kích ứng da được sử dụng để khử nước với mục đích khiến nước có thể tắm hoặc uống được. Việc sử dụng clo cần tính kỹ thuật cao và thường được giám sát bởi các quy định của chính phủ (thường là 1 phần triệu (ppm) đối với nước uống và 1–2 ppm clo chưa phản ứng với các tạp chất trong nước tắm). Nước để tắm có thể được duy trì trong điều kiện vi sinh thỏa đáng bằng cách sử dụng các chất khử trùng hóa học như clo, ozone hoặc bằng cách sử dụng tia cực tím.

Cải tạo nước là quá trình chuyển đổi nước thải (phổ biến nhất là nước thải đô thị) thành nước có thể tái sử dụng được với các mục đích khác. Có 2,3 tỷ người sống ở các quốc gia khan hiếm nước, nghĩa là mỗi người nhận được ít hơn 700m3 nước/năm. 380 tỷ m3 nước thải đô thị được sản xuất trên toàn cầu mỗi năm.

Nước ngọt là một nguồn tài nguyên tái tạo, được tuần hoàn theo chu trình thủy văn tự nhiên nhưng áp lực tiếp cận nó là do sự phân bố không đồng đều trong không gian và thời gian, nhu cầu kinh tế ngày càng tăng của nông nghiệp, công nghiệp và dân số gia tăng. Hiện nay, gần một tỷ người trên thế giới không được tiếp cận với nguồn nước sạch với giá cả phải chăng. Năm 2000, Liên hợp quốc đã đề ra Mục tiêu Phát triển Thiên niên kỷ về nước để giảm một nửa tỷ lệ người dân trên toàn thế giới không được tiếp cận với nước sạch và vệ sinh đến năm 2015. Tiến độ mục tiêu đó không đồng đều nên vào năm 2015 LHQ đã cam kết thực hiện Mục tiêu Phát triển Bền vững cố gắng phổ cập nước và vệ sinh an toàn với giá cả phải chăng cho người dân vào năm 2030. Chất lượng nước và điều kiện vệ sinh kém đã gây lên rất nhiều cá chết. Khoảng năm triệu ca tử vong do các bệnh liên quan đến nước xảy ra mỗi năm. Tổ chức Y tế Thế giới ước tính rằng nước sạch có thể ngăn ngừa 1,4 triệu ca tử vong do tiêu chảy mỗi năm ở trẻ em.

Ở các nước đang phát triển, 90% nước thải đô thị vẫn chưa được xử lý đổ ra các sông và suối ở địa phương. Khoảng 50 quốc gia, với khoảng một phần ba dân số thế giới, cũng gặp phải  tình trạng khan hiếm nước ở mức trung bình hoặc cao và 17 trong số này sử dụng nước nhiều hơn lượng nước được nạp lại thông qua các vòng tuần hoàn tự nhiên của nước. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến các vùng nước ngọt bề mặt như sông và hồ, mà nó còn làm suy giảm nguồn nước ngầm. Đó là tất cả Những điều cần biết về nước, sức khỏe, ô nhiễm

Nhu cầu sử dụng của con người

Những điều cần biết về nước trong nông nghiệp

Con người sử dụng nước nhiều nhất cho nông nghiệp, gồm cả nông nghiệp tưới tiêu, chiếm khoảng 80 đến 90% tổng lượng nước tiêu thụ của con người. Tại Hoa Kỳ, 42% lượng nước ngọt được sử dụng cho việc tưới tiêu, nhưng phần lớn lượng nước “tiêu thụ” (được sử dụng và không trở lại môi trường) được dùng cho nông nghiệp.

Việc tiếp cận với nước ngọt thường được coi là điều đương nhiên, đặc biệt là ở các nước phát triển đã xây dựng các hệ thống nước phức tạp để thu gom, làm sạch và cung cấp nước cũng như loại bỏ nước thải. Nhưng áp lực ngày càng tăng về kinh tế, nhân khẩu học và khí hậu đang làm gia tăng mối quan tâm các vấn đề về nước, dẫn đến sự cạnh tranh ngày càng tăng đối với các nguồn nước cố định, làm nảy sinh khái niệm đỉnh nước. Khi dân số và nền kinh tế tiếp tục phát triển, nhu cầu về nước mở rộng và nhu cầu mới sẽ tăng lên, đặc biệt là nhu cầu đối với nhiên liệu hoặc các ngành công nghiệp sử dụng nhiều nước, do vậy những thách thức mới về nước có thể xảy ra.

Một đánh giá về quản lý nước trong nông nghiệp đã được thực hiện vào năm 2007 bởi Viện Quản lý Nước Quốc tế ở Sri Lanka. Đánh giá này được thực hiện nhằm xem xét liệu thế giới có đủ nước để cung cấp cho lượng dân số đang ngày càng tăng hay không. Nó đã đánh giá sự sẵn có hiện tại của nước dùng cho nông nghiệp trên quy mô toàn cầu và vạch ra các địa điểm đang khan hiếm nước. Kết quả cho thấy 1/5 dân số thế giới, hơn 1,2 tỷ người, sống ở những khu vực khan hiếm nước, không có đủ nước để đáp ứng mọi nhu cầu. Thêm 1,6 tỷ người sống trong các khu vực kinh tế khan hiếm nước, nơi thiếu sự đầu tư về nước hoặc không đủ nhân lực khiến các cơ quan chức năng không thể đáp ứng nhu cầu sử dụng nước. Báo cáo cho thấy trong tương lai chúng ta vẫn có thể sản xuất lương thực thiết yếu, nhưng việc tiếp tục sản xuất lương thực và xu hướng môi trường ngày nay sẽ dẫn đến một cuộc khủng hoảng ở nhiều nơi trên thế giới. Để tránh khủng hoảng nước toàn cầu, nông dân sẽ phải cố gắng tăng năng suất để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về lương thực, trong khi các ngành công nghiệp và thành phố tìm cách sử dụng nước hiệu quả hơn.

Tình trạng khan hiếm nước còn do sản xuất các sản phẩm sử dụng nhiều nước. Ví dụ như bông: 1 kg bông – tương đương với một chiếc quần jean – cần 10,9 mét khối nước. Nếu nước dùng sản xuất bông chiếm 2,4% lượng nước sử dụng trên thế giới, thì lượng nước này có thể được tiêu thụ ở những vùng vốn đã có nguy cơ thiếu nước. Những thiệt hại đáng kể về môi trường cũng đã được ghi nhận. Ví dụ, việc Liên Xô cũ chuyển dòng nước từ sông Amu Darya và Syr Darya để sản xuất bông là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự biến mất của Biển Aral.

Tiêu chuẩn khoa học

Vào ngày 7 tháng 4 năm 1795 tại Pháp, gam được định nghĩa bằng “trọng lượng tuyệt đối của một thể tích nước tinh khiết bằng một khối lập phương có kích thước 1/100m, và ở nhiệt độ của nước đá đang tan chảy”. Tuy nhiên, đối với mục đích thực tế, một tiêu chuẩn quy chiếu bằng kim loại được yêu cầu, nặng hơn một nghìn lần kilôgam. Do đó, công việc được thực hiện để xác định chính xác khối lượng của một lít nước. Mặc dù thực tế là định nghĩa bắt buộc của gam nước đã chỉ định ở 0°C – một  nhiệt độ có thể tái tạo cao – các nhà khoa học đã chọn xác định lại tiêu chuẩn và thực hiện phép đo của họ ở nhiệt độ nước tại thời điểm là 4°C.

Thang nhiệt độ Kelvin của hệ SI dựa trên điểm ba của nước, được định nghĩa chính xác là 273,16 K (0,01°C), nhưng tính đến tháng 5 năm 2019 thì dựa trên hằng số Boltzmann thay thế. Thang đo là thang nhiệt độ tuyệt đối có cùng mức tăng với thang nhiệt độ C, ban đầu được xác định theo nhiệt độ sôi (đặt thành 100°C) và nhiệt độ nóng chảy (đặt thành 0°C) của nước.

Nước tự nhiên chủ yếu bao gồm các đồng vị hydro-1 và oxy-16, nhưng cũng có một lượng nhỏ các đồng vị nặng hơn là oxy-18, oxy-17 và hydro-2 ( đơteri ). Tỷ lệ phần trăm của các đồng vị nặng hơn là rất nhỏ, nhưng nó vẫn ảnh hưởng đến các tính chất của nước. Nước sông và hồ thường chứa ít đồng vị nặng hơn nước biển. Do đó, nước tiêu chuẩn được định nghĩa trong tiêu chuẩn Vienna Standard Mean Ocean Water  .

Những điều cần biết về nước uống

Những điều cần biết về nước đó là cơ thể con người chứa từ 55% đến 78% nước, tùy thuộc vào kích thước cơ thể. Để hoạt động bình thường, cơ thể cần từ 1-7 lít nước mỗi ngày để tránh mất nước. Số lượng nước chính xác phụ thuộc vào mức độ hoạt động, nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố khác. Ngoài việc uống trực tiếp thì hầu hết lượng nước này được tiêu thụ qua các loại thực phẩm hoặc đồ uống khác. Không rõ người khỏe mạnh cần uống bao nhiêu nước nhưng Hiệp hội Dinh dưỡng Anh khuyên rằng uống 2,5 lít nước mỗi ngày là mức tối thiểu để duy trì lượng nước thích hợp, gồm 1,8 lít lấy trực tiếp từ đồ uống. Các tài liệu y khoa lại có mức tiêu thụ nước thấp hơn, thường là 1 lít nước cho một nam giới, không tính các yêu cầu bổ sung do mất nước khi tập thể dục hoặc thời tiết ấm áp.

Thận khỏe mạnh có thể bài tiết 0,8 đến 1 lít nước mỗi giờ, nhưng tập thể dục có thể làm giảm lượng nước này. Mọi người có thể uống nhiều nước hơn mức cần thiết trong khi tập thể dục, nhưng nó sẽ khiến họ có nguy cơ bị nhiễm độc nước (tăng nước) và có thể gây tử vong. Thông tin “một người nên uống tám cốc nước mỗi ngày” dường như không có cơ sở thực tế trong khoa học. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng lượng nước bổ sung, đặc biệt là lên đến 500 ml vào bữa ăn có liên quan đến việc giảm cân. Uống đủ nước sẽ giúp ngăn ngừa táo bón.

Khuyến nghị ban đầu về lượng nước vào năm 1945 của Ban Thực phẩm và Dinh dưỡng Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ có nội dung như sau: “Một tiêu chuẩn thông thường cho mọi người là 1 mililit cho mỗi calo thực phẩm. Hầu hết số lượng này được chứa trong các loại thực phẩm chế biến sẵn ”. Báo cáo tham khảo về chế độ ăn uống mới nhất của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ nói chung được khuyến nghị, dựa trên tổng lượng nước trung bình từ dữ liệu khảo sát của Hoa Kỳ (bao gồm cả nguồn thực phẩm) là 3,7 lít cho nam giới và 2,7 lít cho phụ nữ. Lưu ý rằng nước có trong thực phẩm cung cấp khoảng 19% tổng lượng nước tiêu thụ trong cuộc khảo sát.

Cụ thể, phụ nữ mang thai và cho con bú cần bổ sung đủ nước. Viện Y học Hoa Kỳ   khuyến cáo rằng, trung bình, nam giới tiêu thụ 3 lít nước, phụ nữ là 2,2 lít, phụ nữ mang thai nên tăng lượng nước lên 2,4 lít và phụ nữ đang cho con bú nên uống 3 lít vì một lượng lớn chất lỏng sẽ mất trong quá trình cho con bú. Chúng ta cũng nên lưu ý rằng thông thường, khoảng 20% ​​lượng nước nạp vào là từ thức ăn, trong khi phần còn lại đến từ nước uống và đồ uống ( bao gồm cả caffeine). Nước được đào thải ra khỏi cơ thể dưới nhiều hình thức, qua nước tiểu và phân, thông qua việc đổ mồ hôi và thở ra hơi nước trong hơi thở. Khi gắng sức và tiếp xúc với nhiệt, lượng nước mất đi sẽ tăng lên và nhu cầu về nước hàng ngày cũng có thể tăng lên.

Con người cần nước có ít tạp chất. Các tạp chất phổ biến bao gồm muối và oxit kim loại như đồng, sắt, canxi, chì và vi khuẩn có hại, chẳng hạn như Vibrio. Một số chất hòa tan có thể chấp nhận được và thậm chí là có cải thiện mùi vị và cung cấp các chất điện giải cần thiết.

Nguồn nước ngọt lớn nhất (theo thể tích) phù hợp để uống là ở hồ Baikal, Siberia.

Tắm giặt

Tắm giặt là một phương pháp làm sạch bằng nước và xà phòng hoặc chất tẩy rửa. Tắm sau đó xả cơ thể với nước và mặc quần áo sạch là một phần thiết yếu trong việc vệ sinh và đảm bảo sức khỏe.

Thông thường người ta sử dụng xà phòng và chất tẩy rửa để hỗ trợ quá trình nhũ hóa dầu và rửa sạch các hạt bụi bẩn. Chúng ta có thể thoa xà phòng trực tiếp lên đồ vật hoặc sử dụng sự trợ giúp của khăn lau.

Mọi người tắm rửa định kỳ để thanh lọc cơ thể trong các nghi lễ tôn giáo, với mục đích trị liệu, hoặc như một hoạt động giải trí.

Ở châu Âu, một số người sử dụng chậu vệ sinh để rửa cơ quan sinh dục ngoài và vùng hậu môn sau khi đi vệ sinh thay vì dùng  giấy vệ sinh. Chậu rửa vệ sinh phổ biến ở các quốc gia chủ yếu là Công giáo vì ở đây nước rất cần thiết để làm sạch hậu môn.

Rửa tay trước và sau khi chuẩn bị thức ăn và ăn uống, sau khi đi vệ sinh, sau khi xử lý một thứ gì đó bẩn là điều rất phổ biến. Rửa tay rất quan trọng trong việc giảm sự lây lan của vi trùng. Rửa mặt sau khi thức dậy cũng khá phổ biến. Đánh răng cũng là điều cần thiết để vệ sinh răng miệng và là một phần của việc rửa mặt.

Gội đầu quá nhiều có thể làm hỏng tóc, gây ra gàu hoặc làm da thô ráp, tổn thương.

Vận chuyển

Vận tải hàng hải (hay vận tải viễn dương) và vận tải thủy lực, hay nói chung là vận tải đường thủy, là việc vận chuyển người (hành khách) hoặc hàng hóa bằng đường thủy. Vận tải hàng hóa bằng đường biển đã được sử dụng rộng rãi trong suốt chiều dài lịch sử. Sự ra đời của hàng không đã làm giảm tầm quan trọng của du lịch đường biển đối với hành khách dù nó vẫn còn phổ biến với các chuyến đi ngắn ngày và du lịch trên biển. Vận chuyển bằng đường thủy rẻ hơn vận chuyển bằng đường hàng không. Theo UNCTAD vào năm 2020, vận tải biển chiếm khoảng 80% thương mại quốc tế.

Vận tải biển được thực hiện trên mọi khoảng cách bằng thuyền, tàu, thuyền buồm hoặc sà lan qua các đại dương và hồ, qua kênh hoặc dọc theo sông. Vận chuyển đường biển có thể dành cho mục đích thương mại, giải trí hoặc cho các mục đích quân sự. Ngày nay vận tải biển nội địa không còn quan trọng như ngày trước nhưng các tuyến đường thủy chính trên thế giới qua các kênh đào vẫn rất quan trọng và là bộ phận cấu thành của các nền kinh tế trên toàn thế giới. Tuy nhiên, việc vận chuyển nguyên vật liệu bằng đường thủy trở nên không thực tế khi vấn đề về thời gian trở nên quan trọng, chẳng hạn như các loại nông sản dễ hư hỏng. Tuy nhiên, vận tải đường thủy mang lại hiệu quả cao về chi phí đối với các loại hàng hóa có lịch trình thông thường, chẳng hạn như vận chuyển xuyên đại dương đối với các sản phẩm tiêu dùng và đặc biệt là đối với hàng hóa nặng hoặc hàng rời. chẳng hạn như than, than cốc, quặng hoặc ngũ cốc. Có thể cho rằng, cuộc cách mạng công nghiệp diễn ra tốt nhất khi vận tải đường thủy giá rẻ bằng kênh đào, hàng hải hoặc vận chuyển bằng tất cả các loại tàu thủy trên các tuyến đường thủy tự nhiên  có hiệu quả lớn về chi phí .

Container hóa đã tạo ra một cuộc cách mạng trong vận tải hàng hải bắt đầu từ những năm 1970. “Hàng hóa tổng hợp” bao gồm hàng hóa được đóng gói trong hộp, thùng, pallet và container. Khi hàng hóa được vận chuyển theo nhiều phương thức, người ta gọi nó là vận chuyển hàng hóa đa phương thức. 

Sử dụng hóa chất

Nước được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng hóa học như một dung môi hoặc chất phản ứng và là một chất hòa tan hoặc chất xúc tác. Trong các phản ứng vô cơ, nước là dung môi phổ biến, hòa tan nhiều hợp chất ion cũng như các hợp chất phân cực khác như amoniac và các hợp chất có liên quan chặt chẽ với nước. Trong các phản ứng hữu cơ, nước thường không được sử dụng làm dung môi phản ứng, vì nó không hòa tan tốt các chất phản ứng và là chất lưỡng tính (axit và bazơ) và nucleophin. Tuy nhiên, những đặc tính này đôi khi lại là điều mong muốn. Ngoài ra, người ta đã quan sát thấy gia tốc của phản ứng Diels-Alder. Nước siêu tới hạn gần đây đã là một chủ đề nghiên cứu. Nước siêu tới hạn bão hòa oxy đốt cháy các chất ô nhiễm hữu cơ một cách hiệu quả. Hơi nước được sử dụng cho một số quá trình trong công nghiệp hóa chất. Một ví dụ là sản xuất axit acrylic từ acrolein, propylen và propan. Tác dụng có thể có của nước trong các phản ứng này là tương tác vật lý, hóa học của nước với chất xúc tác và phản ứng hóa học của nước với chất trung gian phản ứng.

Trao đổi nhiệt

Những điều cần biết về nước đó là nước và hơi nước là một chất lỏng phổ biến được sử dụng để trao đổi nhiệt do tính sẵn có và khả năng tỏa nhiệt cao, cả để làm mát và sưởi ấm. Nước mát có sẵn trong tự nhiên từ hồ hoặc biển. Nó đặc biệt hiệu quả để vận chuyển nhiệt thông qua quá trình hóa hơi và ngưng tụ của nước vì nhiệt ẩn lớn của quá trình hóa hơi. Một nhược điểm là các kim loại thường được tìm thấy trong các ngành công nghiệp như thép và đồng bị ôxy hóa nhanh hơn bởi nước và hơi nước chưa được xử lý. Ở hầu hết các nhà máy nhiệt điện, nước được sử dụng làm chất lỏng hoạt động (được sử dụng trong vòng kín giữa lò hơi, tuabin hơi và bình ngưng) và chất làm mát (được sử dụng để trao đổi nhiệt thải sang khối nước). Tại Hoa Kỳ, các nhà máy điện làm mát là nơi sử dụng nhiều nước nhất.

Trong công nghiệp điện hạt nhân, nước cũng có thể được sử dụng như một chất điều tiết nơtron. Trong hầu hết các lò phản ứng hạt nhân, nước vừa là chất làm mát vừa là chất điều tiết. Nó mang đến một số biện pháp an toàn thụ động, vì việc loại bỏ nước khỏi lò phản ứng cũng làm chậm phản ứng hạt nhân. Tuy nhiên, các phương pháp khác vẫn được ưa chuộng hơn thay vì giữ cho lõi hạt nhân được bao phủ bởi nước để làm mát.

Cân nhắc về hỏa hoạn

Nước có nhiệt hóa hơi cao và tương đối trơ, vì vậy nó trở thành chất lỏng chữa cháy tốt. Việc sử dụng nước trong các đám cháy liên quan đến dầu và dung môi hữu cơ là rất nguy hiểm vì nhiều vật liệu hữu cơ nổi trên mặt nước và nước có xu hướng lan truyền chất lỏng cháy.

Sử dụng nước trong chữa cháy cũng phải tính đến các nguy cơ nổ hơi có thể xảy ra khi sử dụng nước cho các đám cháy rất nóng trong không gian hạn chế, và trong một vụ nổ hydro, khi các chất phản ứng với nước, chẳng hạn như một số kim loại nhất định hoặc cacbon nóng như than đá, than củi hoặc than cốc phân hủy nước và tạo ra khí nước.

Sức mạnh của những vụ nổ như vậy đã được thể hiện qua thảm họa Chernobyl mặc dù nước liên quan đến vụ cháy này không đến từ nước chữa cháy mà là từ hệ thống làm mát của lò phản ứng. Một vụ nổ hơi nước xảy ra khi lõi quá nhiệt khiến nước chuyển sang dạng hơi. Một vụ nổ hydro có thể đã xảy ra do phản ứng giữa hơi nước và zirconi nóng.

Một số oxit kim loại, nhất là oxit của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ, tạo ra nhiều nhiệt khi phản ứng với nước đến mức có thể phát sinh nguy cơ hỏa hoạn. Vôi sống là một chất được sản xuất hàng loạt, thường được vận chuyển trong các túi giấy. Nếu chúng được ngâm với nước, chúng có thể bốc cháy khi chúng phản ứng với nước.

Giải trí

Con người sử dụng nước cho nhiều mục đích giải trí, cũng như để tập thể dục và thể thao. Một vài trong số này là bơi lội, trượt nước, chèo thuyền, lướt sóng và lặn. Ngoài ra, một số môn thể thao, như khúc côn cầu trên băng và trượt băng cũng là từ nước. Ngoài ra, các bãi biển và công viên nước là những nơi phổ biến để mọi người đến thư giãn và giải trí. Nhiều người cho rằng âm thanh và vẻ ngoài của dòng nước có thể làm dịu thần kinh. Đài phun nước và các cấu trúc nước chảy khác là những vật trang trí phổ biến. Một số người nuôi cá và các loài động thực vật khác trong bể cá hoặc ao hồ để trưng bày, vui chơi và bầu bạn. Con người cũng sử dụng nước cho các môn thể thao trên tuyết như trượt tuyết, đi xe trượt tuyết.

Ngành công nghiệp nước

Những điều cần biết về nước đó là ngành công nghiệp nước cung cấp nước uống và dịch vụ nước thải (bao gồm cả xử lý nước thải) cho các hộ gia đình và ngành công nghiệp. Các công trình cấp nước sẽ gồm giếng nước, bể chứa nước mưa, mạng lưới cấp nước và thiết bị lọc nước, bể chứa nước, tháp nước, đường ống dẫn nước bao gồm cả hệ thống dẫn nước cũ. Máy tạo nước khí quyển đang được phát triển.

Nước uống thường được lấy tại các suối tinh khiết, được chiết xuất từ ​​các mạch nước (giếng) nhân tạo trong lòng đất hoặc bơm từ các sông hồ. Do đó, xây dựng thêm giếng ở những nơi thích hợp là một cách khả thi để sản xuất nhiều nước hơn, giả sử rằng các tầng chứa nước có thể cung cấp đủ dòng chảy. Các nguồn nước khác thu gom nước mưa. Lúc này nước cần được làm sạch để con người sử dụng. Các phương pháp phổ biến để lọc nước là lọc bằng cát. Nó chỉ loại bỏ các chất không hòa tan, trong khi khử trùng bằng clo và đun sôi sẽ tiêu diệt các vi khuẩn có hại. Chưng cất thực hiện cả ba chức năng. Các kỹ thuật tiên tiến hơn đã tồn tại, chẳng hạn như thẩm thấu ngược. Khử muối trong nước biển là một giải pháp đắt tiền được sử dụng ở những vùng có khí hậu khô hạn ven biển.

Việc phân phối nước uống được thực hiện thông qua hệ thống nước trong thành phố, giao hàng bằng tàu chở dầu hoặc dưới dạng nước đóng chai. Chính phủ ở nhiều quốc gia đã có các chương trình phân phối nước miễn phí cho người nghèo.

Giảm mức sử dụng nước bằng cách chỉ sử dụng nước uống (uống được) cho con người. Ở một số thành phố như Hồng Kông, nước biển được sử dụng rộng rãi để dội nhà vệ sinh nhằm bảo tồn nguồn nước ngọt.

Ô nhiễm nước gây ra do việc sử dụng nước sai mục đích. Nhiều người phải trả giá cho những gì người khác gây ra, trong khi lợi nhuận của các công ty tư nhân không được phân phối lại cho người dân địa phương, những nạn nhân của nguồn ô nhiễm này. Dược phẩm được con người tiêu thụ thường kết thúc trong các dòng nước và có thể có tác động bất lợi đối với đời sống thủy sinh nếu chúng tích tụ sinh học và nếu chúng không phân hủy sinh học.

Nước thải đô thị và nước thải công nghiệp thường được xử lý tại các nhà máy xử lý nước thải. Giảm thiểu dòng chảy bề mặt ô nhiễm được giải quyết thông qua nhiều phương pháp phòng ngừa và xử lý.

Ứng dụng công nghiệp

Những điều cần biết về nước đó là nhiều quy trình công nghiệp dựa trên các phản ứng sử dụng hóa chất hòa tan trong nước, huyền phù của chất rắn trong bùn nước hoặc sử dụng nước để hòa tan và chiết xuất các chất, hoặc để rửa sản phẩm hoặc thiết bị chế biến. Các quá trình như khai thác mỏ, nghiền bột hóa chất, tẩy trắng bột giấy, sản xuất giấy, sản xuất sợi dệt, nhuộm, in và làm mát các nhà máy điện sử dụng một lượng lớn nước, đòi hỏi nguồn nước chuyên dụng và thường gây ô nhiễm nước đáng kể.

Nước được sử dụng trong sản xuất điện. Thủy điện là điện năng thu được từ năng lượng nước. Năng lượng thủy điện đến từ nước dẫn động một tuabin nước kết nối với máy phát điện. Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo, chi phí thấp, không gây ô nhiễm. Năng lượng được cung cấp bởi chuyển động của nước. Điển hình là một con đập được xây dựng trên một con sông, tạo ra một hồ nhân tạo phía sau nó. Nước chảy ra khỏi hồ, qua các tuabin làm quay máy phát điện.

Nước có áp được sử dụng trong máy cắt tia nước và phun tia nước. Ngoài ra, súng nước áp suất cao được sử dụng để cắt rất chính xác. Nó hoạt động rất tốt, tương đối an toàn và không gây hại cho môi trường. Nó cũng được sử dụng trong việc làm mát máy móc để tránh quá nhiệt hoặc ngăn lưỡi cưa bị quá nhiệt.

Nước cũng được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp và máy móc, chẳng hạn như quay tuabin hơi nước và thiết bị trao đổi nhiệt, ngoài việc sử dụng nó như một dung môi hóa học. Việc thải nước chưa qua xử lý từ các mục đích sử dụng công nghiệp gây ô nhiễm môi trường. Ô nhiễm bao gồm các chất hòa tan được thải ra (ô nhiễm hóa học) và nước làm mát thải ra (ô nhiễm nhiệt). Ngành công nghiệp đòi hỏi nước tinh khiết cho nhiều ứng dụng và sử dụng nhiều kỹ thuật lọc khác nhau cả trong cấp và xả nước.

Chế biến thức ăn

Những điều cần biết về nước đó là luộc, hấp và ninh là các phương pháp nấu ăn phổ biến thường phải nhúng thực phẩm vào nước hoặc ở trạng thái khí, hơi nước. Nước cũng được dùng để rửa chén bát. Nước cũng đóng nhiều vai trò quan trọng trong lĩnh vực khoa học thực phẩm.

Các chất hòa tan như muối và đường được tìm thấy trong nước ảnh hưởng đến các tính chất vật lý của nước. Nhiệt độ sôi và đóng băng của nước bị ảnh hưởng bởi các chất hòa tan, cũng như áp suất không khí và độ cao. Nước sôi ở nhiệt độ thấp hơn với áp suất không khí thấp hơn xảy ra ở độ cao cao hơn. Một  mol saccarozo (đường) trên một kg nước làm tăng nhiệt độ sôi của nước lên 0,51°C và một mol muối trên mỗi kg làm tăng nhiệt độ sôi lên 1,02°C. Tương tự, việc tăng số lượng các hạt hòa tan sẽ làm giảm nhiệt độ đóng băng của nước.

Các chất hòa tan trong nước cũng ảnh hưởng đến hoạt động của nước, ảnh hưởng đến nhiều phản ứng hóa học và sự phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm. Hoạt độ nước có thể được mô tả bằng tỷ số giữa áp suất hơi của nước trong dung dịch với áp suất hơi của nước tinh khiết. Các chất hòa tan trong nước làm giảm hoạt động của nước. Điều này rất quan trọng cvì hầu hết sự phát triển của vi khuẩn chấm dứt ở mức hoạt động nước thấp. Sự phát triển của vi sinh vật không chỉ ảnh hưởng đến độ an toàn của thực phẩm mà còn ảnh hưởng đến quá trình bảo quản và thời hạn sử dụng của thực phẩm.

Độ cứng của nước cũng là một yếu tố quan trọng trong chế biến thực phẩm và có thể thay đổi hoặc xử lý bằng cách sử dụng hệ thống trao đổi ion hóa học. Nó có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của sản phẩm, cũng như đóng một vai trò trong việc vệ sinh. Độ cứng của nước được phân loại dựa trên nồng độ canxi cacbonat trong nước. Nước được phân loại là mềm nếu nó chứa ít hơn 100 mg / L (Anh) hoặc ít hơn 60 mg / L (Mỹ)

Theo báo cáo do tổ chức Water Footprint công bố vào năm 2010, một kg thịt bò cần 15 nghìn lít (3.3×10³ imp gal; 4.0×10³ U.S. gal) nước. Tuy nhiên, các tác giả cũng nói rõ rằng đây là mức trung bình toàn cầu và các yếu tố hoàn cảnh quyết định lượng nước được sử dụng trong sản xuất thịt bò.

Những điều cần biết về nước: Sử dụng trong y tế

Nước dùng khi tiêm nằm trong danh mục thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới.

Phân bố trong tự nhiên

Trong vũ trụ

Những điều cần biết về nước đó là phần lớn nước trong vũ trụ được tạo ra như một sản phẩm phụ của quá trình hình thành sao. Sự hình thành của các ngôi sao đi kèm với một luồng gió khí và bụi mạnh bên ngoài. Khi dòng vật chất này tác động vào khí xung quanh, các sóng xung kích được tạo ra sẽ nén và làm nóng khí. Nước nhanh chóng được tạo ra trong khí ấm dày đặc này.

Vào ngày 22 tháng 7 năm 2011, một báo cáo đã mô tả việc phát hiện ra một đám mây hơi nước khổng lồ chứa “lượng nước gấp 140 nghìn tỷ lần tất cả các đại dương trên Trái đất cộng lại” xung quanh một chuẩn tinh nằm cách Trái đất 12 tỷ năm ánh sáng. Theo các nhà nghiên cứu, “khám phá cho thấy rằng nước đã phổ biến trong vũ gần bằng thời gian nó tồn tại”.

Nước được phát hiện trong các đám mây giữa các vì sao trong Dải Ngân hà. Nước có lẽ cũng tồn tại rất nhiều trong các thiên hà khác, bởi vì các thành phần hydro và oxy của nó là một trong những nguyên tố dồi dào nhất trong vũ trụ. Dựa trên các mô hình về sự hình thành, tiến hóa của Hệ Mặt trời và của các hệ sao khác, hầu hết các hệ hành tinh khác có thể có các thành phần tương tự.

Hơi nước

Nước có ở dạng hơi trong:

• Bầu khí quyển của Mặt trời: với lượng có thể phát hiện được
• Khí quyển của sao Thủy: 3,4% và một lượng lớn nước trong ngoại quyển của sao Thủy 
• Khí quyển của sao Kim: 0,002%
• Bầu khí quyển của Trái đất: ≈0,40% trên toàn bộ khí quyển, thường là 1–4% trên bề mặt
• Khí quyển của sao Hỏa: 0,03% 
• Khí quyển của Ceres
• Khí quyển của Sao Mộc: 0,0004%, chỉ trong băng và trong mặt trăng Europa
• Khí quyển của Sao Thổ: chỉ trong băng, Enceladus: 91% và Dione (phần trong khí quyển)
• Bầu khí quyển của Sao Thiên Vương: với lượng nhỏ dưới 50 bar
• Khí quyển của Sao Hải Vương: được tìm thấy ở các lớp sâu hơn
• Khí  quyển của hành tinh ngoại cực: bao gồm cả khí quyển của HD 189733b và  HD 209458b, Tau Boötis b, HAT-P-11b, XO-1b, WASP-12b, WASP-17b và  WASP-19b .
• Khí quyển sao: không giới hạn ở những ngôi sao lạnh và thậm chí được phát hiện trong những ngôi sao nóng khổng lồ như Betelgeuse, Mu Cephei, Antares  và Arcturus.
• Đĩa hình sao: bao gồm những đĩa của hơn một nửa số sao T Tauri như AA Tauri cũng như TW Hydrae, IRC +10216 và  APM 08279 + 5255, VY Canis Majoris và  S Persei .

Nước lỏng

Nước lỏng có mặt trên Trái đất, bao phủ 71% bề mặt của nó. Nước lỏng cũng đôi khi xuất hiện với một lượng nhỏ trên sao Hỏa. Các nhà khoa học tin rằng nước lỏng có trong các mặt trăng của sao Thổ của Enceladus, dưới dạng một đại dương dày 10km, khoảng 30-40 km dưới bề mặt cực nam của Enceladus và Titan như một lớp dưới bề mặt, có thể trộn với amoniac .Mặt trăng Europa của sao Mộc có đặc điểm bề mặt gợi ý về một đại dương nước lỏng. Nước lỏng cũng có thể tồn tại trên mặt trăng Ganymede của sao Mộc như một lớp được kẹp giữa băng và đá áp suất cao.

Hình thức kỳ lạ

Nước và các chất bay hơi khác có thể bao gồm phần lớn cấu trúc bên trong của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương và nước ở các lớp sâu hơn có thể ở dạng nước ion. Trong đó các phân tử phân hủy thành một hỗn hợp các ion hydro và oxy, và sâu hơn nữa vẫn ở dạng siêu nước trong đó oxy kết tinh, nhưng các ion hydro trôi nổi tự do trong mạng tinh thể oxy.

Khả năng sinh sống của nước và hành tinh

Những điều cần biết về nước đó là sự tồn tại của nước ở thể lỏng, và ở mức độ thấp hơn của nó ở dạng khí và rắn trên Trái đất rất quan trọng đối với sự tồn tại của sự sống trên Trái đất. Trái đất nằm trong vùng có thể sinh sống được của Hệ Mặt trời. Nếu nó ở gần hơn hoặc xa hơn một chút so với Mặt trời (khoảng 5% hoặc khoảng 8 triệu km) thì các điều kiện cho phép ba dạng này có mặt đồng thời sẽ ít có khả năng tồn tại hơn.

Lực hấp dẫn của Trái đất cho phép nó giữ một bầu khí quyển. Hơi nước và carbon dioxide trong khí quyển tạo ra một vùng đệm nhiệt độ (hiệu ứng nhà kính) giúp duy trì nhiệt độ bề mặt tương đối ổn định. Nếu Trái đất nhỏ hơn, một bầu khí quyển mỏng hơn sẽ tạo ra nhiệt độ cực cao, do đó ngăn cản sự tích tụ nước ngoại trừ ở các chỏm băng ở hai cực (như trên sao Hỏa).

Nhiệt độ bề mặt Trái đất tương đối ổn định theo thời gian địa chất mặc dù mức độ bức xạ mặt trời (cách nhiệt) khác nhau, cho thấy rằng quá trình điều chỉnh nhiệt độ Trái đất thông qua sự kết hợp của khí nhà kính và albedo bề mặt hoặc khí quyển. Đề xuất này được gọi là giả thuyết Gaia.

Trạng thái của nước trên một hành tinh phụ thuộc vào áp suất môi trường xung quanh, được xác định bởi lực hấp dẫn của hành tinh. Nếu một hành tinh có khối lượng đủ lớn, nước trên đó có thể ở dạng rắn ngay cả khi ở nhiệt độ cao, do áp suất cao gây ra bởi lực hấp dẫn, như đã được quan sát trên các hành tinh ngoài Gliese 436 b và GJ 1214 b .

Những điều cần biết về nước trong văn hóa

Tôn giáo

Nước rất quan trọng trong hầu hết các tôn giáo. Những tôn giá sử dụng nước trong nghi lễ rửa tội bao gồm Cơ đốc giáo, Ấn Độ giáo, Hồi giáo, Do Thái giáo, phong trào Rastafari, Thần đạo, Đạo giáo và Wicca. Việc ngâm người trong nước là một bí tích của Cơ đốc giáo (được gọi là phép rửa tội). Nó cũng là một phần của các tôn giáo khác như Hồi giáo (Ghusl), Do Thái giáo (mikvah) và Đạo Sikh (tiếng Phạn Amrit). Ngoài ra, nghi lễ tắm trong nước tinh khiết được thực hiện cho người chết trong nhiều nền tôn giáo như đạo Hồi và đạo Do Thái. Trong Hồi giáo, người ta sẽ cầu nguyện năm điều khi rửa một số bộ phận của cơ thể bằng nước sạch. Trong Thần đạo, nước được sử dụng trong hầu hết các nghi lễ để làm sạch một người hoặc một khu vực (ví dụ, trong nghi lễ Misogi).

Trong Kitô giáo, nước thánh là nước đã được thánh hóa bởi một linh mục nhằm mục đích rửa tội, ban phước cho người, địa điểm và đồ vật, hoặc như một phương tiện để xua đuổi ma quỷ.

Triết học

Nhà triết học Hy Lạp cổ đại Empedocles coi nước là một trong bốn nguyên tố cổ (cùng với lửa, đất và không khí) và coi nó như một chất ylem, hay chất cơ bản của vũ trụ. Thales, người được Aristotle coi là một nhà thiên văn học và một kỹ sư đã đưa ra giả thuyết rằng trái đất đặc hơn nước và nổi lên từ mặt nước. Vì theo chủ nghĩa độc tôn nên Thales còn tin rằng tất cả mọi thứ đều được tạo ra từ nước. Plato tin rằng hình dạng của nước là một khối lập phương.

Lý thuyết về bốn yếu tố cơ thể liên kết nước với đờm, cảm lạnh và ẩm. Nước cũng là một trong năm nguyên tố trong triết học truyền thống Trung Quốc (cùng với  đất, lửa, gỗ và kim loại).

Một số hệ thống triết học châu Á truyền thống lấy nước làm hình mẫu. Bản dịch Dao De Jing năm 1891 của James Legge nói rằng nước là thiện nhất, nước mang lại lợi ích cho mọi vật, và mọi chỗ mà nó xuất hiện, không cạnh tranh với ai, chảy chỗ thấp. Do đó nó gần với Đạo nhất và “không có gì trên thế giới này mềm và yếu hơn nước, và để tấn công những thứ vững chắc và mạnh mẽ thì không có gì có thể vượt qua nước.” Guanzi trong chương “Shui di” 水地  nói rất kĩ về biểu tượng của nước, tuyên bố rằng “con người là nước” và quy những phẩm chất tự nhiên của người dân các vùng ở Trung Quốc là đặc điểm của nguồn nước địa phương.

Văn học dân gian

“Nước sống” (Living Water) có trong các câu chuyện dân gian của người Đức và người Slav. Nó được coi là một phương tiện giúp người chết sống lại. Chuyện cổ tích Grimm “Nước của sự sống” (The Water of Life) và sự phân đôi của người Nga giữa nước sống  và nước chết. Suối nguồn tuổi trẻ (Fountain of Youth) đại diện cho một khái niệm liên quan đến các vùng nước kỳ diệu được cho là có tác dụng ngăn ngừa lão hóa.

Nghệ thuật và các hoạt động

Họa sĩ, nhà hoạt động Fredericka Foster đã giám tuyển Giá trị của Nước (The Value of Water) tại Nhà thờ St. John the Divine ở Thành phố New York. Đây là nơi đã đưa ra sáng kiến ​​kéo dài một năm về sự phụ thuộc của chúng ta vào nước. Cuộc triển lãm lớn nhất từng xuất hiện tại Nhà thờ có sự xuất hiện của hơn bốn mươi nghệ sĩ, bao gồm Jenny Holzer, Robert Longo, Mark Rothko, William Kentridge, April Gornik, Kiki Smith, Pat Steir, William Kentridge, Alice Dalton Brown, Teresita Fernandez và Bill Viola,… Foster đã tạo ra Nghĩ về nước (Think About Water), một tập thể sinh thái gồm các nghệ sĩ sử dụng nước làm chủ đề hoặc phương tiện của họ. Các thành viên trong hệ sinh thái này gồm Basia Irland, Aviva Rahmani, Betsy Damon, Diane Burko, Leila Daw, Stacy Levy, Charlotte Coté, Meridel Rubenstein, Stacy Levy, Anna Macleod và Aviva Rahmani.

Để đánh dấu kỷ niệm 10 năm Liên Hợp quốc công nhận việc tiếp cận nước và vệ sinh là quyền con người, tổ chức từ thiện WaterAid đã ủy quyền cho 10 nghệ sĩ nghệ thuật thị giác thể hiện ảnh hưởng của nước sạch đối với cuộc sống của người dân.

Trò lừa Dihydrogen monoxide

Tên hóa học hiếm khi được sử dụng của nước là dihydrogen monoxide. Nó đã được sử dụng để chế nhạo sự thiếu hiểu biết về khoa học ở một số người. Thuật ngữ này bắt đầu vào năm 1983, khi một bài báo về xuất hiện vào ngày Cá tháng tư trên một tờ báo ở Durand, Michigan. Bài báo nói lo ngại về tính an toàn của nước.

Lời kết

Trên đây là toàn bộ Những điều cần biết về nước mà Mela muốn chia sẻ đến bạn. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn nhiều thông tin hữu ích, giúp bạn có được cái nhìn sâu rộng hơn về nước – thứ chúng ta sử dụng mỗi ngày.

Mela – Tốt như mẹ làm