agua: uno de los cuatro elementos de la naturaleza

Agua: uno de los cuatro elementosde la naturaleza

Módulo 1Clase 1

El agua es el compuesto más abundante de la

Tierra, el medio universal en el que se producen

todas las actividades biológicas y un recurso

natural irreemplazable. Es posible encontrar

este líquido vital en todo aquello que vemos

a nuestro alrededor, siendo fundamental su

cuidado y conservación para el desarrollo

de las generaciones tanto actuales

como futuras.

1. La importancia del agua en nuestro planeta 8 Un elemento fundamental 9

2. La composición química y las características fisicas del agua 10 Su composición química 10 Sus características físicas 11

3. Las propiedades del agua 12 Agua líquida bajo el hielo 12

4. El agua como líquido vital 14

5. Las funciones del agua para el desarrollo de la vida 16

6. Los tres estados del agua 18 Características del agua en estado líquido 19 Escala térmica 19 Características del agua en estado sólido 20 Características del agua en estado gaseoso 20 7. Los cambios de estado 21

8. Los estados del agua a lo largo del planeta 24

9. El ciclo del agua 26

10. El agua dulce 28

11. Un recurso natural escaso 30

Bibliografía 32

Índice

Recomendacionespara el docente

33

8 Curso Docente | Módulo 1 | Clase 1

1. La importancia del agua en nuestro planeta

El agua representa

las dos terceras partes

del planeta y conforma

dos tercios de la masa

del cuerpo humano.

Desde su aparición, el agua marcó de una vez y para siempre el devenir de la

Tierra y se convirtió en un componente fundamental para la supervivencia de las

especies que allí habitan. Presente en todo aquello que vemos, en la actualidad

sería inconcebible pensar la existencia sin este recurso ya que se encuentra en

todas las manifestaciones de la vida y cumple múltiples funciones.

Es uno de los elementos más abundantes: representa las 2/3 partes del

planeta y también conforma 2/3 de la masa del cuerpo humano.

No sólo resulta imprescindible para la existencia de todo ser vivo, sino

también un medio fundamental para el desarrollo de las actividades

económicas, productivas e industriales. Por estas razones, cumple un rol

estratégico para el desarrollo sociedades enteras.

En la naturaleza, su acción es esencial para la configuración de los

sistemas medioambientales. Además, esta sustancia constituye uno de

los reguladores más importantes del tiempo atmosférico, gracias a que

podemos encontrarla en sus tres estados: líquido, sólido y gaseoso.

En los sistemas económicos también desempeña un rol clave: se trata de

una herramienta indispensable, ya sea para la generación de energía como

para el impulso de múltiples actividades (agrarias, ganaderas, turísticas).

Es, en definitiva, un bien insustituible de primera necesidad y del que

dependemos para realizar todas nuestras acciones cotidianas. Posee un valor

inigualable a comparación de otros recursos, ya que el mantenimiento y el

desarrollo de las sociedades dependen inevitablemente del abastecimiento

de fuentes de agua en buenas condiciones.

Gracias al agua existe la vida tal como la conocemos y por eso cuidarla es

una responsabilidad de todos.

Curso Docente | Módulo 1 | Clase 1 9

Un elemento fundamental

Las antiguas civilizaciones indagaron con gran interés en los elementos constituyentes

de la materia. En ese contexto, fue el filósofo griego Tales de Mileto uno de los

primeros en descubrir el inmenso potencial del líquido vital durante el siglo VI a.C.

“El agua es el principio de todas las cosas”, exclamó, convencido de

que allí se encontraba el origen de los seres. Fue entonces que utilizó la

denominación arché para definir a “la materia acuosa a partir de la cual

todo se compone”.

Los sabios de aquel entonces querían saber de qué estaban hechas todas las

cosas que formaban parte de nuestro universo. Es que consideraban que éstas,

podían descomponerse partiendo de fracciones complejas hasta llegar a aquellas

más simples y elementales.

La doctrina de los cuatro elementos, creada por el filósofo siciliano

Empédocles, estableció que el aire, el fuego, el agua y la tierra, eran los

determinantes de las causas materiales primeras. Estos se encuentran

presentes en las sustancias que existen a nuestro alrededor y el agua, en

consecuencia, es uno de los componentes básicos de todo aquello que podemos

encontrar en la Tierra.


2. La composición química y características físicas del agua

Composición de la molécula de agua.

Su composición química

El agua es un compuesto formado por dos átomos de hidrógeno unidos

covalentemente a uno de oxígeno (un enlace covalente es aquel que tiene

lugar entre átomos al compartir pares de electrones).

En cada molécula de agua hay dos átomos de hidrógeno y uno de

oxígeno, por lo que su formula química es H2O.

Los enlaces poseen polaridad y en el caso del oxígeno, al presentar mayor

afinidad electrónica, genera la atracción del par de electrones hacia sí.

Se trata de una molécula neutra que al estar formada por un elemento muy

electronegativo, el oxígeno, y por otro electropositivo, el hidrógeno, cuenta

con un carácter bipolar.

Esto provoca que la molécula se comporte como si por un extremo tuviera

carga negativa y por otro carga positiva. Gracias a esta característica es

capaz de disolver muchas sustancias y puede mantenerse en estado líquido

entre los 0 a 100°C de temperatura.

A pesar de que el agua posee poca actividad química, facilita y hace posibles

muchas reacciones de este tipo. Esta posibilidad está dada por su capacidad

de disociar, en iones, las moléculas de las sustancias con las que se combina.

Más información sobre la molécula del agua en el Anexo “Las moléculas del agua”, donde se ahonda en su es-tructura molecular, sus propiedades y sus particularidades.

*

H2O

O

H H


Sus características físicas

Según la definición clásica, el agua

pura es un líquido

- incoloro (no tiene color),

- inodoro (no tiene olor) e

- insípido (no posee sabor).

Sin embargo, no toda el agua es

igual ya que en ella se disuelven otras

sustancias, como por ejemplo las sales

minerales, en diferentes proporciones.

Si bien es incolora, en espesores de más

de un metro adquiere una coloración

azul verdosa debido a la absorción de

la luz. Otra de sus características físicas

es la posibilidad de cristalizarse en

forma de nieve o hielo.


3. Las propiedades del agua

El agua tiene una serie de propiedades y características que la hacen única.

Veamos a continuación cuáles son las principales:

- Se presenta en tres estados

Como vimos anteriormente, entre los 0 y los 100 grados C. se mantiene

en estado líquido. Por debajo de los 0°, se congela y por sobre los 100°,

se evapora.

- PH neutro

En la escala de PH (parámetro que indica la acidez o alcalinidad de una

solución) se considera al agua como neutra, es decir, ni de carácter ácido

ni básico. El valor asignado para dicha neutralidad es de 7, ya que por

debajo de ese número se encuentran las soluciones ácidas, mientras

que por encima podemos ubicar a las básicas.

- Dilatación anómala:

Contrariamente a otros cuerpos que se dilatan con el aumento de la

temperatura, el agua se dilata con el frío. Es decir, aumenta su volumen

al enfriarse y se contrae cuando se calienta.

- Mayor calor específico

Tiene un alto índice específico de calor, y por esta razón, puede absorber

mucho calor antes de empezar a calentarse. Y, gracias a su capacidad

calorífica, es capaz de “almacenarlo”.

- Poder disolvente

Por su capacidad de diluir más sustancias que cualquier otro líquido

es un disolvente prácticamente universal. El agua líquida cuenta con

moléculas que pueden dispersar otras sustancias, que quedan mezcladas

sin perder su propia composición. Por lo tanto, el agua es un solvente

natural de sustancias gaseosas, líquidas y sólidas. A esta propiedad se

la llama fenómeno de disolución.

- Elasticidad

Gracias a esta propiedad, el agua puede moverse, por ejemplo, a través

de las raíces de las plantas y en los cuerpos.

Agua líquida bajo hielo

La dilatación anómala es una de

las propiedades más curiosas

del agua ya que por lo general,

cuando a un cuerpo se lo enfría,

se contrae; en el agua ocurre lo

contrario: cuando se congela,

se dilata; es decir, aumenta de

volumen y es menos densa.

Por eso, gracias a la dilatación

anómala, el hielo flota y en

invierno algunos espejos de

agua congelan la capa superficial

permitiendo que la vida continúe

por debajo de esa corteza

helada. En los ecosistemas

acuáticos esta propiedad es

muy notable porque además,

esa capa congelada termina

actuando como aislante de las

bajas temperaturas protegiendo

del frío exterior a las plantas

y animales subacuáticos;

permitiéndoles la sobrevivencia

en esos meses del año.


- Capilaridad

Debido a la capilaridad, las moléculas se atraen entre sí y mojan los

espacios existentes entre otras sustancias. De esta manera, el agua

se desplaza hacia arriba o en forma horizontal a través de pequeños

espacios y puede atravesar cuerpos sólidos por sus poros.


4. El agua como líquido vital

Todos los seres están compuestos estructuralmente por agua y se mantienen

vivos gracias a sus propiedades y su permanente circulación, hecho que la

convierte en un elemento indispensable para la subsistencia vegetal y animal.

En las células, el agua es el medio en el cual se producen las reacciones

metabólicas y se transportan las sustancias a todo el organismo. El

protoplasma, material que forma las células que componen a todos los

seres vivos, también está formado por sustancias disueltas en agua.

Todos los fenómenos vitales funcionan en base a la circulación de líquidos

(como la sangre en el caso de los animales o la savia en el caso de los

vegetales). En ellos, el agua es el componente principal. Por otra parte, la

humedad de algunos tejidos también es fundamental para los organismos.

Nuestras células dependen del agua para funcionar y debido a que cada

vez que transpiramos o emitimos sustancias fuera del cuerpo perdemos

nuestras reservas internas, debemos consumirla para mantenernos con

vida. En consecuencia, si un organismo necesita moverse, alimentarse o

multiplicarse, demandará inevitablemente de su consumo para lograrlo.

El cuerpo humano promedio requiere aproximadamente de dos litros de

agua diaria, como mínimo, para realizar adecuadamente todas las funciones

biológicas. Esto lo consigue no sólo a través de los líquidos ingeridos, sino

también por medio del agua contenida en los alimentos. De esta forma, el

cuerpo se procura la regeneración del líquido de sus células y elimina todo

lo que no necesita por medio del aliento, la transpiración y el resto de las

funciones fisiológicas.

Además de intervenir en la mayor parte de los procesos metabólicos que se

realizan en los seres vivos, el agua cumple un rol central en el proceso de

fotosíntesis de las plantas y es el hábitat de una gran cantidad de especies.

El agua existente en el planeta contiene sustancias disueltas de las cuales

se alimentan otros organismos, como las plantas, que utilizan la propiedad

de la capilaridad para hacerla circular.


En los animales y los seres humanos, las sustancias alimenticias circulan

por la sangre disueltas en agua como parte de las funciones vitales. Los

desechos del cuerpo son eliminados mediante la transpiración y la orina,

también compuestas por agua. Cuando los seres vivos mueren y se

descomponen, el agua presente en esos cuerpos se evapora.

Con la muerte, diversos organismos descomponen las sustancias sólidas que

se disuelven en el agua de los ríos, mares e incluso las lluvias, regenerándose

así la materia a través del ciclo hidrológico.

EL AGUA Y EL SER HUMANO: EL AGUA Y LOS ANIMALES: EL AGUA Y LAS PLANTAS:

- El 22% de nuestro esqueleto está compuesto de agua.

- Necesitamos entre 1,5 y 2l diarios de agua para que nuestro cuerpo funcione correctamente.

- El 70% de nuestro cuerpo está conformado por agua.

- El 90% de nuestros pulmones es agua.

- El 70% de nuestro cerebro está formado de agua.

- Los animales están compuestos de entre un 60% y un 90% de agua.

- El 99% del cuerpo de una medusa está formado de agua.

- Los cuerpos de los peces están formados de entre 65% y 80% de agua.

- Algunos insectos están compuestos de hasta un 40% de su cuerpo de agua.

- Las plantas están formadas de entre un 75% a 90% de agua.

- Un árbol en crecimiento se compone de un 50% de su masa de agua.

- Una planta acuática excede la media de agua: ¡llega a un 95% de su cuerpo formado de agua!

- Las verduras, en general, están compuestas de entre 70% y 90% de agua (Papa: 80% / Lechuga: 94% / Tomate: 93% de agua).


5. Las funciones del agua para el desarrollo de la vida

Las propiedades físicas y químicas

asociadas a su composición molecular

convierten al agua en un medio ideal

para el desarrollo de las actividades

biológicas. Hay numerosos ejemplos

que dan cuenta de ello, tal como los

que detallaremos a continuación:

- Favorece el desarrollo de la biodiversidad y permite la vida en océanos

y mares:

A los 100º C el agua llega a su punto de ebullición, y pasa del estado

líquido al gaseoso. Su punto de congelación es alcanzado a los 0º C,

momento en el que se da el pasaje del estado líquido al sólido. Por

lo tanto, en el intervalo de 0º a 100º C hay un rango muy amplio de

temperaturas en las que el agua se halla en estado líquido, y favorece el

desarrollo de la biodiversidad, por ejemplo, en mares y océanos. Estos

se encuentran poblados de peces, moluscos y crustáceos, cuyo hábitat

es exclusivamente el agua salada. También hay plantas acuáticas, como

las algas, que habitan en las profundidades y son portadoras de un alto

valor nutricional.

La radiación solar llega a la superficie terrestre en distintas longitudes

de onda, que son absorbidas o refractadas. También lo hace sobre las

masas de agua: cuanto menor sea la cantidad de sustancias y partículas

que haya en el agua mayor será la absorción.

El agua que deja pasar la luz solar en profundidad, absorbe gran parte

de las longitudes de onda del espectro visible y deja pasar a aquellas

que coinciden con el color azul. Por este motivo, el océano y algunos

lagos se ven azulados.

Tal es el caso del Mar Mediterráneo, que se caracteriza por su

transparencia y una importante cantidad de luz a profundidades de

1.000 metros, hecho que permite el desarrollo vertical de plancton

(organismos minúsculos que viven en suspensión en el agua y son un

gran alimento para algunos seres acuáticos)

- Genera un ciclo hidrológico que permite la reproducción de organismos:

La propiedad del agua de cambiar de estado según la temperatura,

pasando de sólido a líquido, de éste a gaseoso y de éste a líquido

nuevamente, permite establecer un ciclo hidrológico que actúa

como renovador. Esta capacidad de regeneración permite alterar

la concentración de sustancias disueltas en el agua, influyendo

positivamente en la multiplicación de los organismos.


- Actúa como reguladora de las temperaturas:

El calor específico es la cantidad de energía calórica que se necesita

para elevar 1º C la temperatura de un kilogramo de masa. A compara-

ción de otros compuestos, el agua necesita una mayor cantidad de

calor para llegar a ese nivel, y una vez que lo alcanza, tarda mucho en

enfriarse.

Esta propiedad regula la temperatura de los cuerpos y permite a los

seres vivos estar protegidos cuando se producen pasajes bruscos de

frío a calor (o viceversa). En ese sentido, el cuerpo de los humanos,

que posee un elevado porcentaje de agua, constituye una verdadera

reserva térmica.

Por otra parte, el agua cumple una función de refrigerante, propiedad

que está relacionada con un fenómeno denominado calor de vapor-

ización, que es la cantidad de energía calórica que hay que sumar a

un gramo de sustancia líquida para que se vaporice. El agua necesita

de mucho calor para cambiar a dicho estado, lo que le permite actuar

como “refrigerante”. En verano, frente a las elevadas temperaturas, los

seres vivos transpiran, eliminando agua en estado líquido que actúa

como regulador natural.

Además de ser termorreguladora de la temperatura de los cuerpos,

cumple una función similar en el proceso de regulación de la tempera-

tura ambiental. A través de su capacidad de absorber y desprenderse

del calor, genera un efecto moderador sobre las zonas costeras de los

océanos. Por eso podemos notar que la temperatura cambia gradual-

mente a medida que nos alejamos de las costas.

Otra de las características relacionadas con su capacidad reguladora

es su función “aislante” (especialmente útil en las zonas de extremo

frío). Cuando una masa de agua líquida se congela, su volumen au-

menta: esto permite que se formen hielos que floten sobre la superficie

del agua y eventualmente se conviertan en un aislante térmico natural

(en forma de manto de hielo sobre el agua). Si el hielo no flotara y el

agua se congelara de otro modo (desde el fondo hacia la superficie, por

ejemplo), la fauna y flora acuática en ciertos puntos del planeta correría

serio peligro.

Como vimos, en invierno algunos espejos de agua congelan la capa su-

perficial permitiendo que la vida continúe por debajo de ella. Esta car-

acterística permite a las criaturas marinas disfrutar de su hogar líqui-

do bajo el manto flotante del hielo invernal. Aquella capa congelada

cumple un rol de protección en las bajas temperaturas, impidiendo que

las aguas sean extremadamente frías en zonas polares.


6. Los tres estados del agua

Como fue mencionado anteriormente, la materia se presenta en tres estados

de agregación: sólido, líquido y gaseoso. El estado sólido es mucho más

compacto que el líquido, y éste, a su vez, resulta más denso que el gaseoso.

En el caso de los gases, las moléculas se hallan a amplias distancias las unas

de las otras y no hay grandes fuerzas que las unan, razón por la cual ocupan un

gran volumen. Sucede de forma distinta en los líquidos, ya que sus moléculas

ejercen fuerzas de atracción que reducen el volumen, y por último, en el caso

de los sólidos también las formas de presión son más definidas.

El agua se hallará en un estado u otro dependiendo de la temperatura y la

presión a la que sea sometida.

SOLIDIFICACIÓN

FUSIÓN VAPORIZACIÓN

CONDENSACIÓN

SÓLIDO GASEOSOLÍQUIDO

-° +°SUBLIMACIÓN REGRESIVA,DESUBLIMACIÓN O DEPOSICIÓN

SUBLIMACIÓN REGRESIVA,DESUBLIMACIÓN O DEPOSICIÓN

SUBLIMACIÓN REGRESIVA,DESUBLIMACIÓN O DEPOSICIÓN

SUBLIMACIÓN O VOLATILIZACIÓN


Características del agua en estado líquido

Los líquidos son un estado de agregación de la materia intermedio entre

los gases y los sólidos. Entre las moléculas de los líquidos hay fuerzas de

atracción que impiden su separación y por eso se adaptan a la forma del

recipiente que los contiene.

Son compresibles debido a que el espacio entre sus moléculas es

despreciable frente al volumen total de las mismas. A diferencia de los

sólidos, que son incompresibles porque sus moléculas poseen unas fuerzas

de atracción muy intensas.

El agua, en estado líquido, se distingue del resto de los estados debido a una

serie de características:

- Fluidez:

Esta particularidad hace que sus moléculas puedan deslizarse al ser

sometidas a una fuerza. Cuanto más aumente el tamaño de las moléculas,

más les costará moverse unas sobre otras.

- Viscosidad:

Es la resistencia que éstos ofrecen a fluir y se debe a las fuerzas internas

de rozamiento que poseen las moléculas. En ella siempre resulta

determinante la temperatura.

- Tensión superficial:

En la superficie de los líquidos, una molécula no está completamente

rodeada por otras. En efecto, es atraída por sus vecinas en la superficie

y por las que se encuentran debajo de esta, siendo entonces la fuerza de

atracción dirigida hacia el interior del líquido. Las moléculas superficiales

forman, como consecuencia, una capa relativamente resistente. Es posible

variar la tensión superficial de un líquido disolviendo en él ciertas sustancias

(tales como los detergentes), que la reducen en gran medida. También

puede disminuir cuando se produce un aumento de la temperatura.

Escala térmica

El hecho de que el agua hierva

a 100 grados y se congele a 0

grados no es arbitrario. Se ha

convenido establecer la escala

de medida decimal -en grados

centígrados - de la temperatura,

fijando el cero en la temperatura

de congelación del agua, y los

100 grados en la temperatura

en el punto en que el agua entra

en ebullición.

Puntos de ebullición y con-

gelación en las dos escalas de

medición: Celsius y Fahrenheit.

Punto de ebullición

ºF ºC

Punto de congelación

Termómetro

212 100

032


Características del agua en estado sólido

En estado sólido el agua también

tiene sus propiedades específicas.

Cada molécula está enlazada a otras

cuatro por medio de uniones puente

de hidrógeno, formando una red

tridimensional ordenada. Una de

las principales características de los

sólidos es la baja movilidad de las

moléculas que los constituyen.

Características del agua en estado gaseoso

Al igual que en el caso de cualquier

otra sustancia en estado gaseoso,

las moléculas se encuentran a

grandes distancias unas de otras,

y hay entre ellas grandes espacios

vacíos. Debido a esta separación, las

interacciones intermoleculares son

débiles (casi nulas).

La mayor distancia que hay entre las

moléculas de vapor, si se realiza una

comparación con el agua líquida,

puede notarse en el hecho de que la

misma masa (1g) ocupa un volumen

1.360 veces mayor en estado gaseoso

que en estado líquido.

¿A qué se debe esta situación? Sucede

que, tal como se explicó anteriormente,

la mayor parte del volumen es vacío

debido a los espacios libres que hay

entre las moléculas.


7. Los cambios de estado del agua

El agua, como vimos, se presenta en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. El

pasaje del estado líquido al gaseoso se llama evaporación y la transformación

del estado gaseoso en estado líquido se denomina condensación.

Por ejemplo, si tenemos un trozo de hielo en un recipiente y lo dejamos el

tiempo suficiente a una temperatura adecuada (más de 0 °C) tendremos

agua en estado líquido. Si lo seguimos calentando hasta que hierva

obtendremos agua en estado de vapor.

Pero ¿cómo es que ocurren estos cambios de estado? Desde un punto de

vista energético, se dan cuando un sistema absorbe o libera energía,

generalmente, en forma de calor.

En el caso del sólido, cuando absorbe calor, va aumentando la energía

cinética de las partículas que lo forman hasta llegar a vencer la fuerza

de atracción entre ellas y se rompe la estructura cristalina (si es un

sólido cristalino), pasando así al estado líquido. Si se sigue calentando,

entregando energía al líquido, la energía cinética de las moléculas aumenta

hasta el punto de vencer por completo las fuerzas de atracción entre ellas y

la sustancia pasa al estado gaseoso.

En cambio, si el proceso ocurre en sentido inverso, el sistema libera energía.

Por lo tanto, pierde calor y se enfría. Como resultado, las partículas tienen

cada vez menos energía cinética y las fuerzas de atracción adquieren cada

vez mayor influencia.

Cada cambio de estado recibe un nombre específico, que detallaremos a

continuación:


- Evaporación:

Se llama evaporación al fenómeno a través del cual un líquido con su

superficie libre desaparece gradualmente. Es en definitiva, el paso de

líquido a gaseoso, a cualquier temperatura. Si bien el paso del líquido al gas

recibe el nombre genérico de vaporización, es denominado evaporación

cuando el cambio de estado se produce solo en la superficie que está en

contacto con la atmósfera. Un ejemplo es el agua de un charco que se

evapora por el calor del sol.

Cuando el cambio de estado se produce en toda la masa, estamos ante

un proceso de ebullición (es el caso del agua que hierve en una olla

al cocinar). Cada líquido puro hierve a una temperatura determinada

y a presión constante. Aquella temperatura en la que la presión de un

líquido iguala a la presión de la atmósfera que lo rodea, es llamada

punto de ebullición.

- Condensación:

Si el recipiente que contiene un líquido se encuentra abierto, sus

moléculas escapan hacia la atmósfera y pocas regresan a la superficie

del líquido. En cambio, si el recipiente está cerrado, las moléculas no

pueden huir y algunas serán “atrapadas” nuevamente por las moléculas

del líquido. De esta forma tiene lugar su condensación.

La saturación se producirá cuando se condensen tantas partículas por

segundo como las que se vaporizan en el mismo tiempo. El término

condensación se utiliza cuando una sustancia a temperatura ambiente

es líquida y por algún motivo se encuentra en estado de vapor; entonces,

al enfriarse, decimos que condensa. Por ejemplo, el vapor de agua que

condensa sobre los azulejos o el espejo en el baño.

Llegado el punto de saturación, el espacio que queda sobre el líquido

poseerá un número constante de moléculas en estado de vapor que

ejercen una presión constante, que es denominada presión de vapor.

- Solidificación o congelación:

Se denomina así el paso del estado líquido al sólido.


- Fusión:

Es el proceso inverso a la solidificación y consiste en el paso del estado

sólido a líquido, con la correspondiente absorción del calor.

- Sublimación:

Es el proceso mediante el cual se produce el pasaje directo del estado

sólido al estado gaseoso.

Estados del agua y su transformación.

CONDENSACIÓN(calor desprendido)

EVAPORACIÓN(calor absorvido)

FUSIÓN (calor absorvido)

SUBL

IMAC

IÓN

(calo

r abs

orvido)

CONGELACIÓN (calor desprendido)

SUBL

IMCA

IÓN

(calo

r des

prendido)

GASEOSO(vapor de agua)

LÍQUIDOSÓLIDO(hielo)


8. Los estados del agua a lo largo del planeta

En la superficie terrestre es posible encontrar agua en todos los estados. En

estado líquido puede hallarse en cuencas y reservorios (mares y océanos,

lagos, lagunas, ríos, esteros y humedales, acuíferos y napas), mientras que en

estado sólido es posible encontrarla en depósitos de hielo polar y glaciares.

Además de estar presente en los cuerpos y sustancias, el agua forma parte de

la atmósfera. En su forma gaseosa de vapor de agua, conforma la humedad

atmosférica. Este es uno de los estados más importantes, ya que a partir de su

presencia y proporción, se componen y distribuyen los distintos climas.

Las precipitaciones dependen de la humedad atmosférica, que es el

porcentaje de vapor de agua presente en el aire. La distribución geográfica

de las grandes masas de agua proporciona humedad a diversas zonas,

donde se generarán precipitaciones convectivas, orográficas o de frente,

convirtiendo a vastas áreas en húmedas, secas o desérticas, de acuerdo a

la circulación de los vientos.

El ciclo del agua constituye un elemento básico para el sistema climático.

En zonas de clima cálido, el agua se evapora. El vapor es más liviano y

tiende a subir hacia las capas superiores de la atmósfera donde la presión

atmosférica es menor, por la baja temperatura. Allí se forman pequeñas gotas

que quedan en suspensión en el aire conformando nubes. Al precipitar, estas

gotas vuelven a la cuenca que le dio origen al ciclo del agua.


Precipitación anual promedio (en mm):

3000 (129) 2000 (80) 1000 (40) 500 (20) 250 (10) Debajo 250

Mapa de zonas de precipitaciones en el mundo Ilustra las zonas de mayor y menor humedad.

El régimen de precipitaciones determina el clima de un territorio, y, por lo tanto, su diversidad biológica,

acceso al agua y, en consecuencia, actividades que el hombre puede realizar en la zona. Como

observamos, las zonas áridas y secas del planeta son más abundantes.

Régimen de precipitaciones

Precipitación anual promedio

- 3000mm (ejemplos: corazón de la región Amazónica, Malasia,

Indonesia y Nueva Guinea).

- 2000mm (ejemplos: Costa Atlántica de Nigeria, Ghana y Costa de

Marfil; Vietnam, región del Amazonas).

- 1000mm (ejemplos: África Central, Brasil, Tailandia, Costa Este de

Estados Unidos).

- 500mm (ejemplos: México, provincias de La Pampa y Buenos Aires, en

Argentina, la mayor parte de Europa (Francia, Alemania, Europa del Este).

- 250mm (ejemplos: Turquía, extremo oeste de Australia, parte de Rusia,

Kazajistán).

- Menor a 250mm (ejemplos: desierto del Sahara, Somalia, diagonal

árida de América del Sur (desde el desierto de Atacama hasta la

Patagonia argentina), centro de Australia, Siberia).


9. El ciclo del agua

Gracias a este fenómeno, el mismo agua circula una y otra vez por nuestro

planeta, de forma constante, adoptando así distintos estados. Su eficacia

y renovación dependen estrechamente de las condiciones geográficas,

biológicas y climáticas.

El ciclo cuenta con las siguientes etapas:

1. Formación de vapor de agua:

Las moléculas de agua, que están unidas en estado líquido, se separan

y se transforman en vapor.

2. Evaporación:

La radiación solar convierte al agua que se encuentra en forma líquida,

en vapor de agua, que a su vez puede formar las nubes. Estas son

llevadas por los vientos a lo largo de miles de kilómetros.

3. Condensación:

Cuando el vapor alcanza capas atmosféricas con temperaturas bajas, se

condensa y vuelve al estado líquido.

4. Precipitación:

Como adquiere mayor peso, el agua cae en forma de lluvia, nieve o

granizo. De esta forma, alimenta ríos y lagos, regresando al mar.

5. Infiltración:

El agua de lluvia es absorbida por el suelo y pasa a los sistemas de aguas

subterráneas. Las plantas, que la utilizan para realizar su fotosíntesis, la

devuelven a la atmósfera a través de la transpiración.


El ciclo hidrológico

EVAPORACIÓN

TRANSPIRACIÓN

NIEVE

FLUJO DE AGUASUBTERRÁNEA

LAGOOCÉANOS

INFILTRACIÓN

PRECIPITACIÓNTRANSPORTE

DE VAPOR

SOLIDIFICACIÓN

ESCORRENTÍASUPERFICIAL

FLUJO DE RETORNO


10. El agua dulce

Si bien el agua ocupa el 70% de la Tierra, hay que tener en cuenta que un

97% es salada. Además, otro dos por ciento se trata de agua dulce ubicada

en zonas de difícil acceso: ya sea en forma de hielo, como en el caso de los

casquetes polares y los glaciares, o en capas subterráneas.

Por lo tanto, solamente un 1% de agua dulce es accesible para ser extraída

por el hombre, potabilizada y convertida en apta para el consumo humano.

Este tipo de agua es la que podemos ver en los distintos ríos del planeta.

Distribución del agua en el planeta

El agua dulce disponible, como fuentes superficiales y subterráneas, es menor del 1% del total del planeta.

OCÉANOS97%

GLACIARES70%

ACUÍFEROS29%

AGUA SUPERFICIAL(ríos, lagos, etc.)

1%

AGUA DULCE3%

subterráneas, es menor del 1% del total del planeta.

Distribución del agua en el planeta


11. Un recurso natural escaso

El agua ha estado siempre presente en la evolución de la sociedad

como elemento condicionante para el desarrollo de diversas actividades

humanas, tales como la agricultura, la ganadería y la industria.

Desde la Revolución Industrial en adelante, se la requirió como insumo

tanto de las máquinas como de los procesos productivos.

Por otra parte, la energía hidroeléctrica representa, en muchos países del

mundo y particularmente de América Latina, una fuente muy importante:

se han construido grandes represas en ríos de llanura y de montaña.

Si bien el agua se renueva todo el tiempo, como observamos, a través

de su ciclo hidrológico, lo cierto es que con el aumento de la población

y el consumo, cada vez más personas se ven afectadas por su escasez.

La necesidad de agua dulce crece cada año: el consumo se multiplicó por

nueve entre 1900 y el año 2000, mientras que la cantidad de habitantes se

multiplicó por seis.

El problema no es sólo que se está utilizando mucha más agua que antes,

sino que además la malgastamos. Fenómenos como la contaminación,

el impacto ambiental y el cambio climático continúan agravando la

problemática porque impiden que el agua pueda volver a ser reutilizada.

Revertir esta tendencia puede convertirse en uno de los mayores desafíos

que enfrenta la humanidad en un mundo de constante cambio.

La falta de agua es actualmente una de las grandes preocupaciones de los

países a nivel internacional por el impacto social, económico y político que

genera la situación. En este marco, resulta vital la planificación ambiental

para un uso más racional de los recursos hídricos, así como también pensar

en la importancia de su reutilización.

Para saber más sobre la falta de agua en el planeta, consulte el Anexo “Agua en nuestro mundo”, donde se repasan todos los usos que se le da, el valor que tiene en la sociedad y cómo el ser humano cumple un papel clave en su escasez.

*


“En un momento en que el mundo sienta las bases de un futuro más sostenible,

la vital interrelación entre el agua, los alimentos y la energía plantea uno de los

problemas más difíciles a los que nos enfrentamos. Sin agua no hay dignidad,

ni se puede escapar de la pobreza”, fue el mensaje que brindó el Secretario

General de las Naciones Unidas, Ban Ki moon, durante la conmemoración

del Día Mundial del Agua.

A lo largo de este curso, se continuará profundizando sobre la importancia

de cuidar este recurso vital.


Bibliografía

- CANAL ENCUENTRO. Ciclo del agua, agua como componente vital. Capítulo 1.

- CÁTEDRA DE CLIMATOLOGÍA DE LA FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS. Apuntes sobre tiempo y clima. FFyL, UBA, Buenos Aires.

- CEPAL. Centro de prensa de la Comisión Económica para América Latina y el Caribe.

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- COFES. La problemática de los recursos hídricos. Buenos Aires, 2004.

- D’ENTREMONT, ALBAN. Geografía Económica. Ed. Cátedra, Madrid, 1997. Capítulo 3.

- DELGADO RAMOS, G. El carácter geoeconómico y geopolítico de la biodiversidad: el caso de América Latina. Gestión ambiental y conflicto social en América Latina. CLACSO, Buenos Aires, 2008.

- DI PACE, M. (Coordinadora). Las utopías del medio ambiente. Desarrollo sustentable en la Argentina. CEAL, Buenos Aires, 1992.

- GLIGO, N. Situación y perspectivas ambientales en América Latina y el Caribe. Revista de la CEPAL. 1995. Número 55.

- JENKINS, DAVID. Química del agua. Limusa Noriega Editores, México, 1995.

- LACREU, LAURA (compiladora). El agua: Saberes escolares y perspectiva científica. Editorial Paidós, Buenos Aires, 2004.

- MINISTERIO DE EDUCACIÓN. Química: Materiales, agua y suelo. Serie Cuadernos para el aula.

- MOLINA, MARIO; ANGER, NATALIE. Hydros. Editorial Landucci, México, 2007.

- MORENO, PATRICIA SUSANA; ZUCCARO, LETICIA. Nociones básicas de química. Programa UBA XXI.

- MORELLO, J. Manejo integrado de recursos naturales. Seminario sobre Articulación de Ciencias. CIFCA/ ORPAL/ COLCIENCIAS, Bogotá, 1982.

- ONU. Programa Hidrológico Internacional (PHI) de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) a través del programa Agua y Educación para las Américas, y el Servicio Geológico de los Estados Unidos (U.S. Geological Survey).

- POLANSKI, J. Geografía física general. EUDEBA, Buenos Aires, 1974. Caps. 3, 4, 5, 6, 7, 8.

- Reporte de sustentabilidad de Aysa.

- Secretaría de Medio Ambiente: http://www.ambiente.gov.ar/?IdArticulo=1832


De acuerdo con los diseños curriculares vigentes, para el nivel inicial, la

escuela primaria y la secundaria, los contenidos de esta clase sirven para el

abordaje de los siguientes puntos:

- Nivel inicial:

El reconocimiento de la existencia de fenómenos del ambiente y de una

gran diversidad de seres vivos.

- Primer ciclo de escuela primaria:

La aproximación al concepto de paisaje como el conjunto de elementos

observables del ambiente (incluyendo el agua, el aire, la tierra, el cielo,

los seres vivos), reconociendo su diversidad, algunos de sus cambios y

posibles causas, así como los usos que las personas hacen de ellos. La

comprensión de los cambios, los ciclos y los aspectos constantes del

paisaje y el cielo.

- Segundo ciclo de escuela primaria:

Los principales recursos naturales en el presente. Distribución y

localización. Tipos básicos de explotación. La descripción de las

principales características de la hidrósfera, sus relaciones con los otros

subsistemas terrestres y de los principales fenómenos que se dan en la

misma (por ejemplo, corrientes y mareas). La caracterización del ciclo

del agua. La caracterización de los ambientes aero-terrestres cercanos,

comparándolos con otros lejanos y de otras épocas, estableciendo

relaciones con los ambientes acuáticos y de transición.

- Escuela secundaria:

Elementos y procesos del medio físico. Tipos climáticos, áreas

geomorfológicas, tipos de suelo, cuencas hídricas, paisajes naturales.

Localización y evaluación de los recursos. El conocimiento de diferentes

ambientes del mundo, así como la identificación de los distintos tipos de

recursos naturales, su valorización y sus variadas formas de aprovechamiento.

Recomendaciones para el docente


*Anexo 1. Agua en nuestro mundo

El agua, como vimos, cumple funciones naturales y sociales. Es necesaria

para el desarrollo de la vida en la Tierra y para que la sociedad asegure su

subsistencia, ya que interviene en todas las actividades humanas. Alrededor

del 70% de la superficie del planeta está compuesta por agua y la mayoría de

los seres vivos tiene una gran cantidad de agua en su organismo: constituye

entre el 50 y el 95 % del peso de cualquier sistema vivo.

Antes de profundizar sobre los diferentes usos del agua, recordemos

algunos datos esenciales:

- El 97,4 % del agua es salada y se encuentra en las cuencas marinas.

- El 1,8% es dulce y se encuentra en zonas polares, en estado sólido.

- Solo el 0,8% es la llamada agua dulce, que generalmente es apta

para el consumo humano.

- De esta proporción, el 93% es agua subterránea.

El agua interviene en la vida diaria de todos nosotros y es un elemento

fundamental en las diferentes actividades económicas. Está, además,

presente en todo lo que comemos y bebemos, sea de forma efectiva (las

frutas y verduras, especialmente, están compuestas de más de un 70% de

agua) o de forma virtual interviniendo en los procesos de elaboración.

Este recurso ha estado presente en la evolución histórica de la sociedad,

siendo un elemento condicionante para el desarrollo de diversas

actividades humanas como la agricultura, la ganadería y prácticamente

todos los procesos productivos.

En el sector primario se utilizan grandes cantidades de agua, lo que lo

transforma en un área con grandes problemas relacionados con el derroche

del recurso: más del 35% se desperdicia. La actividad agrícola, por ejemplo,

utiliza el agua para el riego, cuyos sistemas deben adaptarse al clima para

dar cuenta de un uso eficiente del recurso.

En el área industrial, la necesidad de generar energía requiere grandes

cantidades de agua. Desde la Revolución Industrial, las máquinas y

los procesos productivos utilizan al agua, y ésta es a su vez insumo y

componente de muchos otros productos. Por ejemplo, el agua es usada

como refrigerante de equipos y transportador de calor, haciéndolo en forma

líquida o como vapor de agua. También es utilizada para calefaccionar


edificios y otras instalaciones. A esto nos referíamos al hablar del agua

virtual de los productos que consumimos: muchos litros son utilizados

durante los procesos productivos, y cada producto ha utilizado una cantidad

determinada de agua para llegar a ser lo que es a la hora de ser consumido.

Como productora de energía, el agua es utilizada para mover turbinas

productoras de electricidad en las usinas basadas en reactores atómicos, es

decir que es necesaria para generar energía nuclear. Por su parte, la energía

hidroeléctrica representa, en muchos países del mundo y particularmente

de América Latina, una fuente energética muy importante. Grandes represas

se han construido en diversos ríos de llanura y de montaña, abasteciendo

así con energía hidroeléctrica a gran cantidad de personas.

Otro de los usos más antiguos es en el proceso de extracción de minerales,

como la sal. Ésta es extraída de las grandes salinas, y también desde el mar.

En este último caso, la forma más fácil y económica de extraerla es a través

de estanques artificiales que se construyen sobre la costa. El agua de mar

es contenida en estos, donde evapora por la acción de los rayos solares,

dejando la sal en los estanques. Otros procesos de extracción minera

insumen también grandes cantidades de agua ya que se la utiliza, junto a

otras sustancias químicas, para separar el mineral de la roca.

En la vida diaria, el agua es indispensable para realizar tareas de higiene y aseo,

previniendo enfermedades y permitiendo un buen funcionamiento del cuerpo

humano. Los servicios de abastecimiento de agua potable y de saneamiento

son imprescindibles para garantizar un buen desarrollo de la vida urbana. Sin

embargo, también en este caso el recurso se encuentra expuesto a derroches

y malos usos. Por ejemplo, la utilización de agua potable para la limpieza de

calles o en los depósitos de los baños, prácticas comunes en muchos países

(como la Argentina), gastan enormes cantidades del líquido vital.

Resulta irónico que pese al papel fundamental del agua para todos los seres

vivos, el suministro del agua en el mundo esté en grave peligro debido a las

actividades humanas. El hombre está contaminando las fuentes de agua

dulce de la superficie del planeta, las aguas subterráneas y los océanos

con residuos tanto naturales como industriales. Es necesario generar

políticas de utilización del agua a nivel mundial porque es una forma de

proteger nuestra casa y por ende, protegernos a nosotros mismos y a las

generaciones futuras.


*Anexo 2. La molécula de agua

El agua es el compuesto más abundante de la Tierra, el medio universal en

el que se producen todas las actividades biológicas y un recurso natural

irremplazable. Está en todos lados: en lo que bebemos y comemos, en nuestras

actividades de higiene, en todos los procesos productivos, en los ríos, mares,

lagunas y glaciares.

El agua tiene varias propiedades extraordinarias que la hacen especialmente

adecuada para cumplir su papel esencial en los seres vivos. Para comprender

por qué es tan especial, debemos considerar su estructura molecular: para

eso, vamos a verla en profundidad. Es allí donde encontraremos la explicación

de estas características únicas.

Los átomos

Al mirar algo bien de cerca se puede ver su estructura molecular, que es

la distribución de los átomos por medio de enlaces químicos que hay en un

elemento. Los átomos están compuestos de protones, que tienen carga positiva,

neutrones, que tienen carga neutra, y electrones, que tienen carga negativa.

Los protones y neutrones se encuentran en el núcleo del átomo. Los

electrones, por su parte, se encuentran fuera de éste, distribuidos en varias

capas: la primera puede tener hasta 2 electrones. La segunda, hasta 8.

Cuando un átomo cuenta con esta cantidad de electrones distribuidos de

esta manera, está en equilibrio.

La molécula

Cada molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno, que

están unidos de forma covalente a uno de oxígeno.

El hidrógeno es el elemento más pequeño de la tierra y puede prestar parte de

su carga a otros átomos, quedando cargado positivamente. El oxígeno tiene

un tamaño bastante mayor y, en función de los átomos que lo rodeen, puede

dejar zonas de la molécula con carga negativa. Expliquemos esto: si vemos

la tabla periódica, el hidrógeno tiene sólo 1 electrón, mientras que el oxígeno

cuenta con 8 electrones. Los 8 electrones del oxígeno se distribuyen en: 2 en la

primera capa, y 6 en la segunda. Como vimos, el número ideal de electrones


en la segunda capa es de 8, con lo que al oxígeno le faltan 2 electrones para

llegar al equilibrio. El oxígeno encontrará estos dos electrones faltantes en dos

átomos de hidrógeno, cada uno de los cuales necesita de un electrón para

completar la primera capa. Los átomos comparten, así, electrones.

Estas particularidades hacen que la molécula de agua tenga una forma

triangular y se pueda unir por sus cargas positivas o negativas a distintas

moléculas: se trata de una molécula bipolar. Incluso, permiten la formación de

un tipo de unión muy particular, conocida como “puente de hidrógeno”.

Este enlace se debe a que la molécula funciona como un imán, que atrae cargas

positivas a su carga negativa (que se encuentra del lado del oxígeno) y cargas

negativas a su carga positiva (que se encuentra del lado de los hidrógenos).

Aunque los enlaces del puente de hidrógeno no son los más resistentes que

existen, se requiere mucha energía para romperlos.

Gracias a estas características de la molécula del agua, ésta tiene las propiedades

que le conocemos. Por ejemplo, es capaz de disolver muchas sustancias y puede

mantenerse en estado líquido entre los 0 a 100°C de temperatura. Y es gracias a

esta pequeña molécula que hay vida en nuestro planeta.

agua: uno de los cuatro elementos de la naturaleza

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