11 hidrosfera [modo de compatibilidad] - un blog con ... · decir, aumenta de volumen: una masa de...
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06/02/2015
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La HidrosferaLa Hidrosfera
Ciencias Naturales
1º de E.S.O.
Francisco J. Barba Regidor
Curso: 2008-09
LA TIERRA DESDE EL ESPACIO
Mirando la fotografía de
nuestro planeta,
• ¿dónde podemos
encontrar agua en él?;
• ¿en qué se diferencian el
agua de los océanos del
agua de los ríos y los lagos?;
• ¿qué es el “ciclo del
agua”?, ¿podrías
describirlo?;
• ¿por qué es importante no
despilfarrar agua?;
• ¿conoces alguna manera
de ahorrar agua?
Cuando la Tierra se empezó a formar, hace unos
4600 millones de años, las altas temperaturas
hacían que toda el agua estuviera en forma de
vapor.
Al enfriarse por debajo del punto de ebullición del
agua, gigantescas precipitaciones llenaron de agua
las partes más bajas de la superficie formando los
océanos.
Se calcula que unas decenas o cientos de millones
de años después de su formación ya existirían los
primeros océanos.
El origen del agua en la Tierra
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¿El único planeta con agua?Hemos visto en un tema anterior, que todos los planetas del Sistema
Solar tuvieron un origen similar al de la Tierra y, por tanto, también en
ellos se debería haber formado agua. Pero no ha sido así en todos los
casos.
Si Mercurio y Venus carecen de agua, por su proximidad al Sol y por tanto
estar a elevadas temperaturas, el agua no ha tenido posibilidad de
condensarse para precipitar y formar océanos. Marte, en la actualidad,
no tiene agua «visible», pero sí formaciones geológicas semejantes a las
producidas por el agua en la Tierra: valles y otras evidencias de erosión
semejante a la fluvial; incluso es probable que haya una cierta cantidad
de agua en forma de hielo en sus casquetes polares.
El resto de planetas, los gigantes gaseosos Júpiter, Saturno, Urano...,
podrían tener vapor de agua mezclado con los otros gases. Uno de los
astros con más probabilidades de albergar agua es Europa, satélite de
Júpiter, cuya superficie parece la parte superior helada de un gran
océano.
DISTRIBUCIÓN DEL AGUA (1)Casi la totalidad del agua se encuentra en los mares y océanos en forma de agua salada. De las aguas dulces la mayor parte está en forma de hielo y en aguas subterráneas. El agua situada sobre los continentes y la que está en la atmósfera son las cantidades proporcionalmente menores, aunque su importancia biológica es grande.
Distribución del agua:
Agua líquida oceánica 1322·106 km3 97 %
Agua dulce1 225.000 km3 3 %
Agua sólida oceánica 26·106 km3
En la atmósfera 12.000 km3
Aguas subterráneas2 2 a 8 ·106 km3
1. En “Agua dulce” se incluyen el mar Caspio, el Aral y el mar Muerto, además de lagos, ríos, etc.
2. Se da una de las muchas estimaciones que se suelen hacer para estas aguas, porque calcular su cantidad es muy difícil.
DISTRIBUCIÓN DEL AGUA (2)
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LAS PROPIEDADES DEL AGUA (1)
1. Es incolora. Si bien, tiene un cierto color azul cuando se concentra en
grandes masas (mares y océanos) debido a la dispersión de la luz que lo
atraviesa.
2. Es inodora e insípida. No obstante, puede adquirir el olor y el sabor de
las substancias disueltas.
3. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del
agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC. Al congelarse,
forma nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta.
4. Se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la
densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en
el agua líquida. El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura
de 4ºC, que es de 1g/cc.
El agua es una sustancia líquida que tiene propiedades únicas que le
permiten jugar un papel importante en los procesos que ocurren en
el planeta y ser esencial para los seres vivos. Algunas de sus
propiedades son las siguientes:
La anómala dilatación del agua
Una de las propiedades físicas más curiosas e importantes del agua es su dilatación
anómala. Si bien cuando calentamos un cuerpo se dilata y, cuando lo enfriamos, se
contrae, con el agua esto no sucede así. Cuando el agua se congela, se dilata. Es
decir, aumenta de volumen: una masa de hielo tiene mayor volumen que la misma
masa de agua.
La densidad del agua varía con la temperatura, de forma que la densidad máxima
(1 g/cm3) corresponde al agua líquida a una temperatura de 3,98 ºC. El hielo es
menos denso. También es menos densa el agua más caliente.
Esta dilatación anómala del agua es muy importante en los ecosistemas acuáticos.
En un lago de montaña, por ejemplo, al llegar el invierno, el agua se congela. Pero
como el hielo flota, solamente se congela una delgada capa de agua, que queda en
la superficie. El agua por debajo está muy fría, pero el hielo la aísla de las bajas
temperaturas del exterior y, así, no llega a congelarse.
Gracias a esto, las plantas y los animales acuáticos pueden sobrevivir en invierno.
En la hidrosfera, normalmente, siempre hay agua líquida bajo el hielo.
¿Por qué el hielo flota
sobre el agua?
El agua sólida, es
decir, el hielo, flota
sobre el agua líquida.
Esta es una propiedad
muy extraña en la
naturaleza, pero que
es crucial en un
planeta cubierto de
agua como el nuestro.
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La congelación del agua y su importancia para la biosfera
A la izquierda, densidad del agua frente a la temperatura; a la derecha, el hielo flota sobre el agua y actúa a modo de aislante, permitiendo la vida acuática en las lagunas
cuya superficie permanece congelada.
Imágenes, modificadas, tomadas de http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/agua.htm
LAS PROPIEDADES DEL AGUA (2)5. Posee un gran poder de disolución. Esto le
permite disolver una gran cantidad de
sustancias, entre otras, gran cantidad de los
componentes de las rocas –sales minerales-,
gases –oxígeno y dióxido de carbono-. Cuando
se evapora las sustancias disueltas precipitan y
permite formar gran cantidad de depósitos de
minerales.
6. Su comportamiento calorífico le permite que
una masa de agua pueda absorber o
desprender grandes cantidades de calor sin
experimentar apenas cambios de temperatura,
lo que tiene gran influencia en el clima de la
Tierra, absorbiendo calor en verano y
emitiéndolo en invierno (las grandes masas de
agua de los océanos tardan más tiempo en
calentarse y enfriarse que el suelo terrestre).Imagen tomada y adaptada
de www.kalipedia.com
LAS PROPIEDADES DEL AGUA (3)7.Cohesión y adhesión. El agua
es atraída por agua
(cohesión), de modo que se
pega a sí misma y puede de
ese modo atravesar los vasos
de las plantas y transportar el
alimento a las hojas. El agua
transporta sustancias a través
del cuerpo de los seres vivos.
Además, las moléculas de
agua también son atraídas por
otros materiales: adhesión;
de este modo el agua
humedece la superficie de las
rocas y de los suelos.
Adhesión de la
tela de araña al
agua.
La cohesión de las moléculas de
agua.
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El ciclo del agua:
¿Cómo se mueve el agua
en la Tierra?
El agua está presente en
el conjunto de los
diferentes ambientes
naturales de la Tierra. El
ciclo del agua representa
los caminos de agua de
agua a través de ellos.
Así, se compone de los
siguientes procesos:
• Evaporación,
• Evapotranspiración
(ETP),
• Condensación,
• Precipitación,
• Escorrentía
superficial,
• Infiltración,
• Escorrentía
subterránea.Fuente: http://www.jmarcano.com/educa/curso/agua.html
Ciclo del agua: definiciones
1. La evaporación. El agua cambia de líquido a gas (vapor de agua).
El agua pasa desde la hidrosfera a la atmósfera.
2. La transpiración. El vapor de agua se incorpora a la atmósfera
desde las hojas de las plantas.
3. La evapotranspiración. Es la combinación de evaporación y la
transpiración.
4. La condensación. Es la transformación del vapor de agua de las
nubes en gotas de agua que caen a la superficie como
precipitación o como rocío.
5. Precipitación. El agua en las nubes cae al suelo en forma de
lluvia, nieve o granizo.
6. La escorrentía superficial. Las aguas superficiales se mueven a
favor de la pendiente a través de ríos y arroyos.
7. Infiltración. Las aguas superficiales se filtran en el subsuelo. Esto
ocurre más fácilmente si el suelo es poroso.
1. Evaporación.
2. Movimiento de las nubes.
3. Escorrentía superficial.
4. Rocas de la superficie.
5. Evapotranspiración.
6. Evaporación.
7. Vapor de agua.
8. Infiltración.
9. Precipitación.
10. Condensación para la
formación de nubes.
11. Precipitación de nieve.
12. Agua subterránea.
Etiquetar esta foto usando los siguientes conceptos (es posible que dos o más conceptos pueden ser utilizados):
EL CICLO DEL AGUA
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EL AGUA EN LOS OCÉANOSEl agua de los océanos tiene las siguientes propiedades:
1. Es salada. Contiene alrededor de 35 gr. de substancias
disueltas por litro. Estas sales proceden de la
disolución de las rocas de los continentes a lo largo de
la historia.
2. Contiene gases disueltos, principalmente nitrógeno,
oxígeno y dióxido de carbono. Estos gases se
disuelven en el agua por dos procesos:
Substancias disueltas g/l
Cloruro de sodio 23
Cloruro de magnesio 5
Sulfato de sodio 4
Cloruro cálcico 1
Otros 2
TOTAL 35
- El movimiento de las olas, que mezcla agua y
aire.
- La actividad de los seres vivos acuáticos. El
oxígeno es producido por la fotosíntesis de las
plantas acuáticas; los seres vivos expulsan dióxido
de carbono.
3. La temperatura del agua del mar varía con la profundidad: es mayor en superficie y menor en
profundidad (de 4 a -2ºC).Imagen tomada de:
http://ar.kalipedia.com/fisica-quimica/
EL MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL MAR (1)
Las aguas de los mares y
océanos se mueven de tres
maneras:
1. Oleaje.
Es el resultado del arrastre del
viento sobre las aguas
superficiales de los océanos.
Permite mezclar el aire con el agua
del mar, disolviendo una gran
cantidad de oxígeno en esta zona.
Además, las olas originan erosión
en las costas (acantilados) y
forman playas donde depositan las
arenas y demás sedimentos que
transportan.
(1) El viento fricciona con
la superficie del agua
y provoca micro-olas .
(2) El viento que continua
soplando en la misma
dirección hace mas
altas las olas lo que a
la vez hace que
tengan más superficie
para que el viento las
siga haciendo crecer.
(3) Las olas seguirán
creciendo mientras se
mantenga el viento en
la misma dirección.
FORMACIÓN DE LAS OLAS
Tomado de: http://www.sitiosolar.com/energia%20de%20las%20olas.htm#queesunaola
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2. Corrientes oceánicas.
Tomado de: http://www.sciencehelpdesk.com/img/science1_4/OceanCurrents2.gif
Son masas
de agua que
se mueven
como
grandes ríos
a través del
mar.
Son
producidas
por el
viento, por
diferencias
de
temperatura
y por
diferencias
de salinidad.
EL MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL MAR (2)
Son los
movimientos
periódicos de
ascenso y
descenso del
nivel del mar.
Se producen
por la
atracción gravitacionalde la Luna y
del Sol.
EL MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL MAR (3)3. Mareas
Tomado de: http://home.hiwaay.net/~krcool/Astro/moon/moontides/TideAni.gif
NOTA:
Tide Type: tipo de marea
Spring tide: marea viva.
Neap tide: marea muerta.
Full Moon: Luna Llena.
New Moon: Luna Nueva.
1st Quarter: Cuarto Creciente.
3rd Quarter: Cuarto Menguante.
MareasNiveles de marea en la
rocas de la Bahía
Fundy, Canada.
Figuras de: http://www.gma.org
NOTAS:
High tide: Marea alta.
Low Tide: Marea baja.
Tidal range: Rango u oscilación mareal.
Flood current: flujo o corriente entrante.
Ebb current: reflujo o corriente saliente.
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La importancia de los océanos
• Son los principales depósitos de agua en la Tierra.
• Constituyen el hábitat de muchas especies.
• Moderan el clima: la superficie de los continentes se calienta rápida e intensamente bajo la radiación solar; mientras tanto, la superficie de los océanos lo hace lenta y moderadamente.
• Mares y océanos son útiles para el transporte y el entretenimiento, para obtener recursos naturales (alimentos, sal común, agua fresca tras desalinización), y, por desgracia, como vertedero de basura.
Los océanos tienen un papel importante en nuestro
planeta:
EL AGUA EN LOS CONTINENTES
Menos del 3% del
agua de la Tierra es
agua dulce, y la
mayor parte de ella
se encuentra como
hielo o como agua
líquida sobre los
continentes, y sólo
una pequeñísima
parte se encuentra
como vapor de
agua en la
atmósfera. Tomado de:
http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200704/17/
tierrayuniverso/20070417klpcnatun_99.Ees.SCO.png
El agua dulce se encuentra en:Arroyos o torrentes. Son corrientes de
agua alimentadas por la lluvia. El flujo
de agua varía mucho de una temporada
a otra.
Humedales. Son zonas de marismas y
pantanos, donde el suelo se inunda todo
el año.
Glaciares. Se forman a partir de la
acumulación de nieve en las cimas de las
montañas.
Ríos. Son cursos de agua permanentes.
El agua subterránea. Es el agua se
encuentra por debajo de la superficie
del suelo.
Lagos. Son masas de agua de diferentes
tamaños contenidos en un cuerpo de
tierra.
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Aguas subterráneas (1)
Tomado de: http://pgef.gob.ve/index.php/programas/aguas/606-aguas
Es el agua superficial
una vez que se infiltra
por entre los poros y
grietas de la tierra.
Este agua se mueve
lentamente debido a
la gravedad hasta que
aparezca una roca
impermeable que
detiene el flujo
descendente de agua.
La zona subterránea
con poros y grietas
llenos de agua forman
el acuífero.
Una parte de esta
agua puede aparecer
de nuevo en la
superficie; se trata de
dos tipos diferentes:
Aguas subterráneas (2)
Picture from: http://www.aegweb.org/images/AOP/Hydro/aquifersandwells.gif
ACUÍFEROS Y POZOS:ACUÍFEROS Y POZOS:Artesian well: : pozo artesiano. Flowing artesian well: pozo surgente. Confining layer (impermeable): nivel confinante (impermeable). Piezometricsurface (in confined aquifer): Superficie piezométrica. Confined aquifer: acuífero confinado. Unconfined aquifer: acuífero no confinado. Water table well(in unconfined aquifer): Acuífero libre. Top of the confined aquifer: Techo del acuífero confinado.
Aguas subterráneas (3)1. Natural.
Cuando la
topografía (el
relieve) corta un
acuífero, se
forma una
fuente. Desde
aquí, puede
nacer un río o
alimentar a un
lago.
2. Artificial.Cuando aparece
agua en la
superficie del
suelo por medio
de pozos.Imágenes de: 1.
http://www.pasqualinonet.com.ar/Fuente_natural_de_agua_500.jpg;
2. http://z.about.com/d/usforeignpolicy/1/0/j/0/-/-/djTestingtheWell.JPG
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El sistema de las aguas superficiales y subterráneas
Imagen tomada de (véase al pie de la misma la fuente original):
http://hidrico.webnode.es/products/el-ciclo-hidrologico/
Uso del agua
http://platea.pntic.mec.es/iali/personal/agua/agua/usosdel.htm
Si bien el uso del agua
varía de unos países a
otros, en nuestro país,
donde es un bien escaso y
estamos obligados a
utilizarla racionalmente, la
mayor parte del agua
consumida se dedica a la
agricultura, cerca de un
79%, para regar unas
3.500.000 Ha. El resto, un
21%, lo usamos en
nuestras industrias y en
nuestros hogares.
Las reservas de agua para consumo humanos se limitan a las aguas superficiales y subterráneas. Su extracción implica tomar el agua de una de estas fuentes y transportarla al lugar de uso.
Potabilización del agua (1)
Tomado de:
http://pe.kalipedia.com/graficos/tratamiento-potabilizacion-
agua.html?x=20070418klpcnaecl_90.Ees
Potabilizar el agua supone hacerla
apta para el consumo humano. Para
ello se hace necesario someterla a
una serie de procesos que la
limpien de cualquier material
insalubre (eliminación de
microorganismos, substancias
tóxicas) y que no tenga ni olor ni
color.
1. Filtración. Consiste en hacer
pasar el agua a través de filtros
para eliminar las partículas
sólidas.
2. Sedimentación. Dejando
reposar el agua para que se
separen las fracciones más finas.
3. Desinfección. Suele añadirse
cloro para eliminar los micro-
organismos.
4. Almacenamiento. El agua se
almacena en grandes tanques
para su distribución.
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Potabilización del agua (2)
Imagen procedente de:
http://www.monografias.com/tr
abajos55/contaminacion-de-
agua/
Abastecimiento y saneamiento
http://www.consorcioaa.com/cmscaa/export/sites/default/imgs/ciclo_uso.jpg
En el uso del agua hay que separar dos grandes etapas:
abastecimiento y saneamiento. El primero corresponde a ese
conjunto de procesos que hace llegar el agua desde el lugar de
captación hasta el lugar de consumo; el segundo, a ese otro
conjunto de procesos que devuelve el agua residual (junto con el
agua de lluvia no aprovechada) a los medios de recepción.
¿Cómo podemos ahorrar agua?
Dado que el agua es un recurso escaso, es necesario reducir su consumo doméstico, agrícola
e industrial.
• En los usos domésticos: tomar
una ducha, no un baño; apagar
los grifos al cepillarse los dientes
o enjabonado nuestro cuerpo;
cargar completamente lavavajillas
y lavadoras antes de su uso;
instalación de dispositivos de
ahorro de agua en el aseo, ...
• En los usos agrícolas: cambio de
los modelos de riego (sin surco
inundación, por el de riego por
goteo).
• En los usos industriales: mejorar
los métodos de consumo de
agua, reciclaje de agua, etc. Irrigación por goteo. Tomada desde: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Dripirrigation.gif
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La contaminación del agua: concepto
El agua, al ser usada, se
deteriora, se ensucia y
pierde calidad. Decimos que
el agua está contaminadacuando al ser usada puede
causar daño a los seres
vivos y al medio ambiente
en general y no es apta para
determinados usos.
Los productos que
contaminan el agua se
denominan contaminantesy son diferentes, en función
del uso dado al agua.
CONTAMINACIÓN AGRÍCOLALos agricultores utilizan
abonos y pesticidas para
fertilizar sus tierras,
defenderlas de las plagas
y aumentar su
producción.
El agua de riego o de
lluvia vuelve a los cauces
de los ríos y a los
acuíferos con restos de
estos productos.
Las granjas producen una
gran cantidad de
residuos orgánicos, como
los excrementos de los
animales (purines), que
contaminan las aguas a
las que se vierten.
Tomado de: http://www.monografias.com/trabajos55/contaminacion-de-
agua/co1.jpg
CONTAMINACIÓN INDUSTRIAL
Los productos químicos
industriales más
contaminantes son los que
contienen compuestos de
plomo, mercurio, cadmio y
otros metales tóxicos, así
como los vertidos de
petróleo o de aceites
usados que intencionada o
accidentalmente derraman
vehículos, industrias, etc.
Un tipo de contaminación
industrial es el calor
procedente de las plantas
refrigeradoras de centrales
energéticas.
Imágenes tomadas de:
(1)
http://pe.kalipedia.com/kalipediamedia/cie
nciasnaturales/
(2)
http://www.sideapa.gob.mx/IMAGENES/co
ntaminacion.jpg
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CONTAMINACIÓN DOMÉSTICALas aguas residuales
domésticas están cargadas de
residuos fecales y
detergentes. La materia
orgánica que contienen las
aguas fecales favorece el
desarrollo de las bacterias.
Estos microorganismos
consumen el oxígeno disuelto
en el agua y provocan la
desaparición del resto de los
organismos que allí habiten.
Además, algunas bacterias
son patógenas y provocan
enfermedades (cólera,
botulismo,…).
Imágenes tomadas de:
- kalipedia (1),
- bioaguachile (2),
- Wikimedia (3) y
- Jcausape (4).
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CONTAMINACIÓN DEL AGUA:
EN RESUMEN
Imágenes tomadas del libro “Ciencias de la
Naturaleza 1” de la Editorial SM, ed. 2007.
http://www.consorcioaa.com/cmscaa/export/sites/default/imgs/3.1-SistemaGenerico.jpg
DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES (1)Antes del vertido de las aguas
residuales (cualquiera que haya
sido su uso), éstas deben haber
sido desprovistas de su carga
contaminante, esto es, tienen
que haber sido limpiadas, pues
la naturaleza, que tiene
capacidad de depurarlas por sí
misma (autodepuración), suele
verse impotente para llevarlo a
cabo debido a la gran cantidad
de agua contaminada que
normalmente se vierte en ríos
y mares. Para ello se
construyen plantas depuradoras (8 y 9 en la
figura).
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DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES (2)
Imagen tomada de: http://www.monografias.com/trabajos5/elagu/Image658.gif
Imagen de: http://www.construnario.com/notiweb/noticias_imagenes/17000/17942.jpg
DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES (3)
Vista en planta de una
maqueta de una
pequeña planta
depuradora de aguas
residuales.
Vistas de la maqueta de la E.D.A.R. de Venta de Baños (Palencia; izquierda) y de la
planta de Frieres (Asturias; derecha): ¿parecidas?
Imágenes tomadas de: http://centros5.pntic.mec.es/~recesvin/cursoacademico/actividades200708/depuradora/imagenes/Depuracion.gif
y de
http://www.consorcioaa.com/cmscaa/opencms/CAA/saneamiento/infraestructuras-en-
saneamiento/cuenca-minera-nalon.htm
DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES (4)