INTRODUCCIÓN: Antes de abordar un estudio científico sobre el agua, tenemos que conocer algunos datos. El 70% de la superficie de la tierra es agua, de esta solo el 2,5 % es agua dulce, el resto es agua salada. Casi el 70 % del agua dulce está congelada, y del 30 % restante, gran parte aparece como humedad, o en acuíferos subterráneos. De estos datos se desprende que solo un 1% del agua dulce es para el consumo humano. Del agua dulce que disponemos, gran parte de ella se encuentra contaminada, más de un 18% de la población del mundo no tiene acceso agua potable. El cambio climático supone otra amenaza para el agua de que disponemos. La agricultura, la industria y el consumo doméstico son, en este orden, los mayores consumidores de agua. Las pérdidas de agua por fugas, vandalismo y conexiones ilegales suponen un 50%.
Representaciรณn grรกfica de la distribuciรณn de agua terrestre:
Hemos estudiado las propiedades fundamentales de la materia: La materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Esta misma propiedad es aplicable al agua: el agua que tenemos en el planeta siempre ha sido la misma, no podemos tener ni más, ni menos, es un recurso limitado, pero podemos encontrarla en diferentes estados: Líquido (ríos, océanos, lluvia, lagos...), sólido (glaciares, nieve…) y gaseoso (vapor de agua que forma las nubes. Como ya hemos dicho solo una pequeña cantidad de agua dulce es aprovechable por los seres vivos, porque como sabemos todos los seres vivos necesitan agua para vivir. ¿CÓMO SE PRODUCE EL CICLO DE ALGUA? La energía solar, la fuerza de la gravedad y las corrientes eólicas influyen, para realizar el ciclo de agua. El agua se mueve de los océanos hacia los continentes y a la atmósfera y en sentido contrario. Fases del ciclo del agua: Evaporación del agua del mar y de los continentes por la energía solar.
La evaporación forma las nubes que serán arrastradas por las corrientes eólicas, por todo el planeta. Las precipitaciones que devuelven el agua a los océanos, ríos y a la tierra. El agua que cae en la tierra riega las plantas, que la devolverán a la atmósfera por la evapotranspiración (Cantidad de agua del suelo que vuelve a la atmósfera como consecuencia de la evaporación y de la transpiración de las plantas) y otra pasará a formar parte de los acuíferos subterráneos que volverán al mar. EXPERIMENTO En la fotosíntesis la planta pierde una gran cantidad de agua. Este fenómeno de eliminación de agua se denomina transpiración y lo hace al exterior en forma de vapor de agua. La intensidad de la transpiración depende de la temperatura, el viento, la humedad atmosférica o la intensidad lumínica. Por ejemplo si el ambiente es muy seco o con mucho viento las plantas guardan el agua. - Necesitaremos una planta de pequeño porte y de grandes hojas en una maceta. - Cubrimos la maceta con una bolsa de plástico fino, dejando solamente al aire el tallo.
- Cubrimos el conjunto con una campana de vidrio transparente y lo dejamos en un lugar iluminado durante unas horas. - Lo que se observa es que la campana de vidrio se va empaĂąando por su parte interna por el vapor de agua que se deposita en la superficie de la campana. Es evidente que este vapor de agua procede de la transpiraciĂłn de la planta.
PROCESOS QUE SE PRODUCEN EN EL CICLO DEL AGUA: Del mar a las nubes. EVAPORACIÓN Debido al calor del Sol, el agua de la superficie del mar se va evaporando poco a poco. También se evapora, aunque en menor cantidad, el agua de los lagos, embalses, ríos, etc. Este vapor de agua se eleva y va formando las nubes que llegan a almacenar gran cantidad de agua en forma de vapor. De las nubes a tierra. CONDENSACIÓN Y PRECIPITACIÓN El viento empujará las nubes que se formaron sobre el mar y muchas de ellas llegarán a tierra firme. Cuando estas nubes se enfrían, el vapor de agua que contienen se condensa y se precipita en forma de la lluvia. Si la temperatura baja aún más, la precipitación puede producirse en forma de nieve o granizo. De este modo, el agua, procedente principalmente del mar, pasa a tierra firme. De la tierra al mar Una vez que el agua se ha precipitado sobre la tierra firme, puede seguir diversos caminos: Parte de ella se filtrará en el terreno y se acumulará en grandes depósitos subterráneos
(acuíferos) o formará corrientes subterráneas que, con el tiempo, dejarán salir el agua a la superficie para que siga su curso. Otra parte del agua caída discurrirá por la superficie terrestre formando torrentes, arroyos y ríos que llevarán, de nuevo, el agua hasta el mar. Así se completa el ciclo del agua o ciclo hidrológico.
CREAMOS NUESTRA MAQUETA SOBRE EL CICLO DEL AGUA.
EL AGUA Y EL SER HUMANO El agua es imprescindible para el ser humano, cada día, perdemos cerca de dos litros de agua a través del sudor, de la orina, la respiración y de las defecaciones en generales. El agua que se pierde debe ser recuperada. El cerebro está compuesto por cerca de un 95% de agua. En la sangre tenemos un 82% mientras que los pulmones cuentan con un 90% de composición de agua. Cuando esta cantidad de agua interna disminuye y no es cubierta por la ingesta de nuevos líquidos, el cuerpo comienza a sentirse mal y a tener síntomas claros de deshidratación. La deshidratación puede llegar a ser un problema muy grave generando distintos tipos de problemas como por ejemplo la pérdida de la memoria, problemas visuales, entre otros. Una de las funciones más importantes del agua es la función de lubricante, el agua, una vez que está en el cuerpo ayuda a generar la saliva, lo cual nos permite masticar alimentos. Otra de las funciones importante que tiene el agua para los seres humanos, es que al consumir líquidos estamos ayudando a eliminar las toxinas perjudiciales del cuerpo. Estas toxinas son eliminadas por el sudor o la orina. Pero el agua no es sólo importante para el consumo del ser humano sino que también permite la existencia de un complejo número de seres vivos. En primer lugar, el agua es uno de
los alimentos más importantes de los vegetales, por lo cual el agua que llega a través del riego o de la lluvia es la responsable del crecimiento de todo tipo de plantas y de la vegetación que existe en el planeta. Por otro lado, el agua es consumida por los animales y sirve entonces también como un elemento natural de vital importancia para el desarrollo de los mismos. Los organismos de todos los seres vivos están compuestos en una alta proporción por agua, el agua forma parte de la composición de los músculos, órganos y los diferentes tejidos. Así, el agua se vuelve un elemento de suma importancia para la existencia de la vida. EXPERIMENTO: Servirá para evidenciar la dependencia que tienen los seres vivos del agua. Una patata, dos palillos y un vaso de agua. Colocamos un palillo a cada lado de la patata y la colocamos sobre el vaso sin que la patata toque el agua. Después de unas semanas, observaremos que a la patata le salen raíces que se dirigen hacia el agua.
EL AGUA Y LA APARICIÓN DE LA VIDA. Los estudios científicos sobre el origen de la vida, la sitúan en el agua, y dentro del mar. . En un principio, nuestro planeta estaba constituido solo por agua, que cubría todas las masas de la tierra. La vida, entonces, surgió del agua. Evolutivamente, todas las especies existentes tuvieron un origen común en el océano. Muchas de ellas se trasladaron a la tierra, pero a pesar de ello, como hemos visto siguen dependiendo del agua. Otras, han permanecido en este medio, desarrollando en él todas su ciclo de vida. Muchos de los ecosistemas que conocemos y otros que jamás hemos visto, se desarrollan en el agua. De estos ecosistemas dependemos todos los organismos terrestres. Una buena parte del oxígeno que respiramos, es producido por el fitoplancton (el fitoplancton es un conjunto de microorganismos vegetales que se encuentran especialmente en mares, ríos y lagos y que sirven de alimento para animales) que cubre grandes extensiones superficiales del océano. El agua es esencial para todos los seres vivos que habitan este planeta, porque forma parte, en mayor o menor proporción, de la constitución de cada uno de ellos. Dentro de los recurso hídricos de nuestro planeta, el mar es el que encierra las formas más variadas de vida: microscópicas, bacterias y virus, gran variedad de especies vegetales y animales; entre los que existen algunos tan simples formados por una sola célula, como los protozoarios, hasta las gigantescas ballenas.
Características físicas del agua El agua pura es un líquido insípido (no tiene sabor), incoloro (no tiene color) e inodoro (no tiene olor). El agua que utilizamos normalmente suele tener disueltas otras sustancias, sobre todo sales minerales. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. Podemos encontrar el agua en tres estados diferentes: - sólido - líquido - gaseoso Los cambios de estado se producen cuando el agua pasa de un estado a otro al calentarse o enfriarse, es importante conocer que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre).
- Pasa al estado sólido (hielo) si se encuentra a 0° o menos - Se mantiene en estado líquido (agua) entre 0° y 100° - Pasa al estado gaseoso (vapor de agua) a partir de los 100°
Los principales cambios de estado son: la fusión, la solidificación, la evaporación y la condensación. - Condensación: Paso de gas a líquido (aplicando frío) - Solidificación: Paso de líquido a sólido (aplicando frío). - Fusión: Paso de sólido a líquido (aplicando calor). - Evaporación: Paso de líquido a gas. (Aplicando calor). EXPERIMENTO: Observamos agua en diferentes estados, pasamos de sólido a líquido, de líquido a gas. Medimos la temperatura de cada uno de los pasos
Propiedades químicas del agua: Toda la materia que existe en el universo, tanto en estado sólido, líquido o gaseoso, (animales, personas, plantas… y el agua), se componen de un gran número de partículas invisibles que se llaman ÁTOMOS. Podríamos definirlo como la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas. Los átomos a su vez están constituidos por las llamadas partículas subatómicas: los electrones, los protones y los neutrones (principalmente). En los átomos que forman la materia se pueden distinguir dos partes: • El núcleo, que es la parte central del átomo y que ocupa una parte muy pequeña. En su interior se encuentran los protones y los neutrones. • La corteza, que es la parte exterior del átomo y ocupa la mayor parte de su volumen. Esta parte está formada por los electrones que se mueven a una gran velocidad alrededor del núcleo, describiendo unas trayectorias elípticas llamadas órbitas. Los protones y electrones tienen una propiedad llamada carga, la de los protones es de signo positivo y la de los electrones es de signo negativo. Los neutrones no tienen carga. Los protones y electrones se atraen entre sí porque tienen cargas de distinto signo. En cambio las partículas que tienen cargas del mismo signo se repelen.
Los átomos se unen unos con otros formando MOLÉCULAS. La molécula del agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno: H2O
H
H
O
AGUA: H2O El átomo de oxígeno está formado por: Núcleo: 8 protones + y 8 neutrones (sin carga) Corteza: 2 electrones- en una capa y 6 electrones - , en la capa más externa.
El átomo de hidrógeno está formado por: En el núcleo: 1 protón + 1 neutrón (sin carga) En la corteza: 1 electrón -
LA MOLÉCULA DEL AGUA:
EXPERIMENTO: Representamos los átomos y la molécula del agua. Observamos cómo se mueven las moléculas del agua: -Un vaso.-Tinte. Cuando vertemos tinte en el agua podemos observar cómo se mueven las moléculas de agua.
El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie de la tierra, así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.
EXPERIMENTOS: Vamos a realizar una serie de mezclas y disoluciones Material - Agua (solvente) - Soluto 1: sal (sal gruesa para que tengan la oportunidad de practicar con el mortero) - Soluto 2: Azúcar - Arena Procedimiento En un vaso 100ml de agua fría y añadirán el azúcar hasta la saturación. Lo mismo con la sal. Anotarán la masa de sal y azúcar necesaria. Harán lo mismo en otros vasos, pero ahora utilizando agua caliente. ¿Qué sucede? Hemos conseguido una mezcla homogénea. En el agua caliente se disuelve mayor cantidad de soluto (sal o azúcar)
Arena y agua Logramos mezclar la arena, pero ocurre algo distinto aumenta el nivel del agua por desplazamiento del agua al ser empujada por la arena que introducimos; mientras que con la sal el volumen total de la mezcla era igual al inicial del agua. En cuanto a la azúcar sube un poco el nivel porque las moléculas de azúcar son de mayor tamaño que las de sal
Explicación Las moléculas de sal son pequeñas y se disponen entre los huecos de las moléculas de agua, las de azúcar son más grandes y no caben totalmente en los huecos o cavidades que quedan entre las moléculas de agua por eso aumenta ligeramente el volumen. La arena es sólida y sus partículas están estrechamente ligadas, no pueden separarse, además son tan grandes que no caben en los huecos. Imagínate que el agua es una casa con habitaciones y la sal son las personas que viven en él, el volumen del edificio no aumenta aunque haya más o menos personas (sal) dentro. A continuación realizar experimentos de separación de mezclas: agua con sal o azúcar, mediante evaporación y de agua y arena, mediante filtración.
El 97% del agua se encuentra en los océanos, y el 2% permanece congelada. El 80% del agua que se encuentra en los continentes está en la superficie. El 20% restante se encuentra bajo tierra o en forma de vapor de agua atmosférico. El cuerpo humano contiene en promedio unos 37 litros de agua, lo que equivale al 66% de la masa corporal de un adulto. Una persona puede sobrevivir un mes sin alimentarse, pero sólo siete días como máximo sin beber agua. El agua abandona el estómago de una persona a los cinco minutos de haberla bebido. Se necesitan 5680 litros de agua para producir un barril de cerveza, 450 litros de agua para producir un solo huevo de gallina, 148 litros para fabricar un automóvil y 200 litros para producir un solo litro de Coca-Cola. La Tierra contiene unos 525 millones de kilómetros cúbicos de agua. La cantidad de agua que contiene nuestro planeta no ha disminuido ni aumentado en los últimos dos mil millones de años. El agua congelada pesa un 9% menos que el agua en estado líquido. Es por eso que el hielo flota sobre el agua. Más de 1100 millones de personas en el mundo carecen de acceso directo a fuentes de agua potable. La falta de agua potable causa la muerte de 4500 niños por día, en su mayoría pertenecientes a los países en desarrollo. Los animales de agua dulce se están extinguiendo cinco veces más rápido que los animales terrestre Con solo cuatro litros de gasolina se puede contaminar hasta 2.8 millones de litros de agua.
Un solo árbol pierde 265 litros de agua al día por evaporación El 90% de los recursos disponibles de agua dulce del planeta se encuentran en la Antártida. Cada año mueren 3.5 millones de personas debido a enfermedades relacionadas con la calidad del agua. El 98% de esas muertes se producen en paises en vías de desarrollo. No toda el agua que se consume diariamente se bebe; la mayoría de los alimentos aportan un porcentaje al organismo. Cuando una persona siente sed, es porque ha perdido más del 1% del total de agua de su cuerpo. El agua salada no se puede beber porque provoca deshidratación y el organismo termina eliminando más agua de la que consume.
GLOSARIO DE TÉRMINOS:
•
La evaporación
•
Neutrón
•
Las precipitaciones.
•
Electrón
•
Evapotranspiración
•
Acuíferos subterráneos
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Protón
•
Fitoplancton
•
Molécula
•
Condensación
•
Oxígeno
•
Insípido
•
Hidrógeno
•
Incoloro
•
Inodoro
•
Disolución
•
Los cambios de estado
•
Disolvente
•
Solidificación
•
Soluto
•
Fusión
•
Mezcla homogénea
•
Átomo
•
Núcleo
•
Mezcla heterogénea
•
Corteza
•
Volumen
•
Filtración