Getur vatn verið þurrt?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Getur vatn verið þurrt?
Gestir okkar hafa greinilega gaman af að velta fyrir sér merkingu orðanna þó að tengingin við raunveruleikann sé að vísu oft á næstu grösum. Við kveinkum okkur alls ekki undan þessu því að við höfum líka lúmskt gaman af að spá í orðin og tungumálið. Hins vegar þurfa kannski báðir aðilar að gæta sín á því að festast ekki alveg í þessu fari þannig að fátt annað komist að!

Þessi spurning er sjálfsagt til komin af nýlegu svari okkar við spurningunni Af hverju er vatn blautt? Nýja spurningin gefur kærkomið tilefni til að koma að ýmsum atriðum sem ekki var ráðrúm til að fjalla um í því svari.

Stutta svarið við spurningunni sem hér liggur fyrir er já: Orðið 'vatn' getur merkt fyrirbæri sem getur verið þurrt.

Samkvæmt orðabókum er aðalmerking orðsins 'þurr' sem hér segir:

sem vökvi er ekki í, rakalaus, vökvalaus (Íslensk orðabók, 3. útg. Reykjavík: Edda, 2002).

Sumar enskar orðabækur nefna að einkum sé átt við vatn þegar hér er talað um vökva.

En ekki fer milli mála að fljótandi vatn er ekki þurrt. Hitt er aftur á móti jafnljóst að bæði frosið vatn (ís) og vatn í gasham er þurrt. Efnið (efnasambandið) vatn getur því verið þurrt og er í raun þurrt þegar það er annaðhvort frosið eða í gasham sem kallað er.

Þetta leiðir hugann að því að flest efni geta tekið á sig þrenns konar ham (e. phase) sem svo er nefnt. Þegar efnið breytist úr einum ham í annan er talað um hamskipti (e. phase transition).

Efnið getur í fyrsta lagi verið í storkuham (e. solid phase) sem lýsir sér meðal annars þannig að bæði form og lögun hlutanna helst í meginatriðum óbreytt. Dæmi um þetta er ísmoli eða smjörklumpur.

Þegar efni í storkuham er hitað kemur yfirleitt að því að það skiptir um ham og tekur á sig vökvaham (e. liquid phase) sem er annar hamur efnisins. Við tölum um að efnið bráðni og það gerist við ákveðið hitastig sem einkennir viðkomandi efni og við köllum bræðslumark þess. Dæmi um þetta er auðvitað fljótandi vatn en einnig fljótandi kvikasilfur, spíritus, bráðinn málmur og bráðið smjör á pönnu, svo að nefnd séu nokkur dæmi um fljótandi efni sem hafa allt aðra eiginleika en vatn, þar á meðal allt annað bræðslumark og suðumark.

Þegar við hitum vökvann kemur enn að því að efnið skiptir um ham og breytist í gas; tekur á sig gasham (e. gas phase) sem er þriðji hamur efnisins. Við köllum það uppgufun eða jafnvel suðu enda er það þetta sem er að gerast þegar vatn sýður í katli. Fyrir tiltekið efni við ákveðnar aðstæður gerist þetta við ákveðinn hita sem nefnist suðumark. Dæmi um þetta er vatn í gasham, til dæmis ósýnilega vatnsgufan við stútinn á katlinum, en einnig öll gösin í andrúmsloftinu, svo sem nitur (köfnunarefni), ildi eða súrefni, helín, koltvíildi og fleiri. Þessi efni breytast öll í vökva (þéttast) ef þau eru kæld nógu mikið en suðumark þeirra er hins vegar talsvert mismunandi.

Til er fjórði hamur efnis sem nefnist rafgas (e. plasma) en um hann verður ekki fjölyrt hér þar sem hann kemur lítt við sögu í daglegu lífi.

Með því að bræðslumark og suðumark efna eru mismunandi fer það eftir hitastigi og fleiri aðstæðum hvaða efni eru í storkuham, vökvaham eða gasham. Við þekkjum þetta til dæmis frá vatninu sem við sjáum í vökvaham í náttúrlegu umhverfi okkar en breytist í storkuham (frýs) ef hitinn fer niður fyrir 0° C. Við köllum þann hita einfaldlega "frostmark" af því að vatnið er svo mikilvægt en hann er í raun og veru ekki frostmark annarra efna en vatns!

En vatnið getur líka breyst í gasham (soðið) ef hitinn fer upp fyrir 100 °C, þó að það gerist yfirleitt ekki í náttúrunni nema þá í tengslum við jarðhita eða eldvirkni. Og raunar gufar vatn líka upp hægt og sígandi þó að hitinn sé undir suðumarki. Tengd því er sú staðreynd að vatnið í umhverfi okkar er ekki allt fljótandi og sýnilegt heldur er líka yfirleitt eitthvað af vatni í loftinu kringum okkur sem ósýnilegt gas. Við getum kallað það þurra vatnsgufu til aðgreiningar frá vatnsgufu almennt því að okkur er líka tamt að tala um gufu þó að hluti vatnsins sé í örsmáum dropum.

Eins og fram hefur komið í fyrri svörum hér á Vísindavefnum er fljótandi vatn talið skipta sköpum fyrir lífið á jörðinni. Það er því ekki tilviljun að hitinn hér við yfirborð jarðar er einmitt þannig að vatn er þar í vökvaham. Ef svo væri ekki værum við ekki hér! Hitt er hins vegar allt eins líklegt að aðstæður séu þannig á öðrum reikistjörnum við sólstjörnur úti í geimnum að fljótandi vatn sé þar að finna. Þar með væri fullnægt því skilyrði til að finna líf eins og við þekkjum það en hins vegar engan veginn víst að önnur skilyrði séu fyrir hendi.

Eins og fyrr segir höfum við nýlega svarað spurningunni Af hverju er vatn blautt? Spurningin kom frá 9 ára stúlku og við lögðum þann skilning í hana sem sjá má í svarinu en það fjallar einkum um merkingu orðanna. Hins vegar hefði einnig mátt skilja spurninguna öðruvísi og svara henni með því að rekja það sem hér hefur verið sagt um hamskipti vatns, bræðslumark og suðumark og svo framvegis. Samkvæmt því mundu menn líklega segja að vatnið sé blautt (í merkingunni 'fljótandi') af því að hitinn hér í kringum okkur er á milli bræðslumarks og suðumarks vatns.

Skoðið einnig skyld svör:

• Af hverju er vatn blautt?
• Hvað eru til margar lofttegundir?
• Suðumark vatns lækkar við minnkandi þrýsting, en getur ís soðið?
• Hvers vegna frýs vatn?

...