Der Wasserplanet

DeichschafWeitere Informationen zum Thema Wasser
Für die Deichgräfin der wichtigste Punkt.

71 Prozent der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt, trotzdem ist das für den Menschen nutzbare Wasser knapp.
Über 50 Prozent des Süßwassers sind als Eis oder Gletscher gebunden. Etwa 30 Prozent des Grundwassers liegt so tief in der Erde, dass es mit der heutigen Technik nicht angesaugt werden kann.

Fast 98 Prozent der Ozeane sind Salzgewässer, die technische Aufbereitung des Wassers ist aufwendig und teuer. Damit stehen nur 0,3 Prozent nutzbares Wasser zur Verfügung. Der Reinheitsgrad des Wassers ist zudem stark schwankend und die Verteilung ungleich, was zu Problemen führt. Das Wasser muss daher in Kanälen oder Rohrleitungen transportiert, gespeichert gereinigt oder je nac den Erfordernissen aufbereitet werden. Meerwasser muss für den Einsatz als Trinkwasser entsalzt werden.
Das Trinkwasser ist daher knapp. Für die Aufbereitung verschmutzen Wassers ist ein hoher technischer Aufwand notwendig.

In Deutschland gilt Trinkwasser als Lebensmittel Nr. 1 und ist das am besten kontrollierte Produkt überhaupt. Die vorliegenden Grenzwerte sind umfangreich und die Kontrollen häufig. Das Trinkwasser weist eine gute Qualität auf, da sind sich Umweltschutzorganisationen, Behörden und wissenschaftliche Institute einig.

“Unser Trinkwasser ist ohne jede Einschränkung zum Genuss geeignet – auch für Kleinkinder und Babys.” [c) Hamburg Wasser, Stand: 30.09.2013, 11:40 Uhr]

Jedoch sollte der Verbraucher wissen, dass diese Qualitätsgarantie nur bis zur Wasseruhr gilt. Innerhalb des Hauses ist der Hauseigentümer für seine Leitungen selbst verantwortlich. Vorsicht ist noch bei einigen sehr alten Gebäuden geboten, die vor 1973 errihctet wurden. In diesen können noch Bleirohre vorhanden sein, allerdings nur noch in 1 Prozent der Fälle zu. Seit 2003 ist es Pflicht die Rohre zu entfernen.

ASEW: Mineralstoffe im Trinkwasser

Die Wasserhärte entsteht durch die Calcium (Ca) und Magnesium(Mg)-Carbonate im Wasser.

Das Wassermolekül ist ein polares Molekül. Die beiden gegenüberliegenden Enden sind entgegengesetzt geladen. Diese polaren Moleküle ziehen sich an und verleihen dem Wasser seine ungewöhnlichen Eigenschaften. Die Moleküle sind elektrostatisch und werden durch Wasserstoffbrücken zusammen gehalten. Jedes Wassermolekül kann Wasserstoffbrücken zu maximal vier Nachbarmolekülen ausbilden. Hierdurch verbinden die Wasserstoffbrücken einzelne Wassermoleküle zu höherwertigen Strukturen.

Die besonderen Eigenschaften des Wassers:

  • Wasser verhält sich kohäsiv (gegenseitige Anziehung durch die das Wasser zusammen gehalten wird)
  • Wasser stabilisiert die Temperaturen und trägt zur Bewohnbarkeit der Erde bei
  • Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus. Eis schwimmt oben.
  • Wasser ist als Lösungsmittel vielseitig einsetzbar

Auf die gegenseitige Anziehung von Wassermolekülen sind die Organismen angewiesen. Durch die Wasserstoffbrücken hängen die Moleküle aneinander. Wasserstoffbrücken sind sehr zerbrechlich, wenn das Wasser flüssig ist. Sie werden schnell gebildet, wieder geöffnet und erneut gebildet. Jede Wasserstoffbrücke existiert nur ein Bruchteil einer Sekunde, da die Moleküle sich ständig mit wechselnden Partnern neu formen. Das gibt dem Wasser eine stärkere Struktur als den meisten anderen Flüssigkeiten.

Das hilft zum Beispiel den Pflanzen, die das Wasser entgegen der Schwerkraft transportieren müssen.

Die Oberflächenspannung: Dies ist ein Maß für die Schwierigkeit, die Oberfläche einer Flüssigkeit auszudehnen oder zu zerstören. Die Eigenschaft hängt mit der Kohäsion zusammen. An der Wasseroberfläche in der Grenze zur Luft befindet sich eine gordnete Schicht an Wassermolekülen, die darunter über ständig wechselnde Wasserstoffbrücken verbunden sind. Dadurch scheint es so, als wäre Wasser mit einem unsichtbaren Film bedeckt. Deshalb ist es zum Beispiel möglich Steine über einen Teich hüpfen zu lassen.

Wasser stabilisiert die Lufttemperatur: Wärme aus der Luft wird absorbiert und diese gespeicherte Wärme wieder an kältere Luft abgegeben. Der Wärmespeicher des Wassers ist sehr effektiv, weil schon eine leichte Differenz in der Temperatur eine Aufnahme beziehungsweise Abgabe einer relativ großen Wärmemenge mit sich führt.

Dies hängt mit der Bewegungsenergie (kinetische Energie) zusammen, da alles, was sich bewegt diese Energie freisetzt. Je schneller die Bewegung, desto höher die kinetische Energie. Deshalb ist Wärme nichts anderes als die ungeordnete Molekülbewegung beziehungsweise Teilchenbewegung. Zusammengefasst ist die Wärmeenergie eines Objekts die gesamte Energie aufgrund dieser Bewegung.

Temperatur: Ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Moleküle.

Die Temperatur eines Körpers ist ein Maß für die Energie der ungeordneten Bewegung der Teilchen aus denen der Körper besteht.” [a) TF Uni-Kiel.de, Stand: 27.09.13]

Funkelndes Wasser in der Abendsonne

Funkelndes Wasser in der Abendsonne ~ © deichgräfin.de

Einheiten | Temperatur und Wärme:

Celsius (Grad Celsius, °C) oder Kelvin (K), absolute Temperatur (1 K ist ebenso groß wie 1 °C, 0 °C ist 273 K, und Null Kelvin ist der nicht unterschreitbare absolute Nullpunkt, wo die Moleküle völlig ruhen.)

Joule (J), d.h. 4,187 Joule ist die erforderliche Wärmemenge, um die Temperatur von einem Gramm Wasser um 1 °C zu erhöhen. Ebenso ist dies die Wärmemenge, die aus einem Gramm Wasser frei wird, wenn es sich um 1 Grad abkühlt.

Kalorie (cal): Eine Kalorie entspricht 4,187 J, ein Joule entspricht 0,239 cal. Die Kalorienangaben auf Lebensmitteln sind eigentlich Kilokalorien (kcal).

Spezifische Wärmekapazität des Wassers: 4,187 Joule pro Gramm und Grad Celsius. Wasser besitzt eine hohe spezifische Wärmekapaizität und ist aus diesem Grund dazu fähig, Temperaturen auf unserem Planeten auszugleichen.

Die Sonne erwärmt tagsüber oder währen des Sommers  eine große Wassermasse. Eine enorme Wärmemenge wird dabei gespeichert, auch wenn sich das Wasser nur um wenige Grad erwärmt. Die Luft wird nachts oder im Winter durch das allmählich abkühlende Wasser erwärmt. Im Allgemeinen weisen Küstenregionen deshalb  ein milderes Klima auf als Regionen im Landesinneren, da die meerestemperatur relativ konstant bleibt. Auf der Erde hält das Wasser die Temperaturschwankungen in einem Bereich, der das Leben ermöglicht.Organismen, die größtenteils aus Wasser bestehen neigen dadurch ebenfalls nicht zu größeren Schwankungen in der Körpertemperatur. [vgl. 4) Campbell, Neil A. (1998): Biologie: S. 47-48.]

Eis schwimmt oben. Die Dichte als Feststoff ist beim Wasser geringer als im flüssigen Zustand. Eis dehnt sich beim Erstarren aus, während sich andere Materialien zusammen ziehen. Wenn sich die Moleküle des Wassers nicht mehr stark genug bewegen, beginnt das Wasser zu gefrieren. Die Wasserstoffbrücken können sich nicht mehr lösen. Bei einer Temperatur von 0 °C bilden die Wassermoleküle ein starres Kristallgitter. Steigt die Temperatur wieder auf über 0 °C, brechen die Wasserstoffbrücken und der Kristall kollabiert. Das Eis beginnt zu schmelzen. Hätte das Wasser nicht diese Eigenschaft, würden Teiche, Seen und Ozeane irgendwann bis zum Grund gefrieren. Ein Leben wie wir es auf der Erde kennen wäre nicht möglich. [vgl. 4) Campbell, Neil A. (1998): Biologie: S. 50.]

Quellen:

1) Schwister, Karl u.a.: Taschenbuch der Chemie (1999): S. 588.

4) Campbell, Neil A. (1998): Biologie: S. 46-52.

6) ASEW: Warum sich der effiziente Umgang mit Trinkwasser lohnt.

Links

a) TF Uni Kiel, Stand: 27.09.13
c) Hamburg Wasser, Stand: 30.09.2013, 11:40 Uhr

Zum Literaturverzeichnis

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