Ciclo Del Agua

CICLO DEL AGUA

1- El agua

El agua está formada por moléculas con tres átomos: dos de hidrógeno y uno de oxígeno. Esto fue demostrado por Lavoisier y Cavendish entre 1781 y 1783. En estado líquido estas moléculas están apiñadas en forma desordenada. Se pueden mover libremente pero se mantienen adheridas unas a otras por fuerzas atómicas.

El grado de agitación de las moléculas está relacionado con la velocidad con que se desplazan (por otra parte con la vibración propia) y tiene estricta relación con la temperatura. Veamos una molécula de agua H2O, su tamaño y disposición, esquemáticamente:

1Å = 0,00000001 cm

2- El calor

La energía proporcionada Sol aumenta la velocidad promedio de las moléculas. Decimos que entonces subió la temperatura en el líquido. A temperatura ambiente (unos 20º C) un átomo de oxigeno viaja por el espacio vacío que le rodea a 1.440 km/h y uno de hidrógeno a 5760 km/h en promedio.

Notemos algunas cosas:

- Observe que el peso atómico del hidrógeno es 1 y el del oxígeno 16. Tiene permiso para concluir que cuanto más pesado es una molécula menos velocidad tendrá.

- A mayor temperatura, mayor velocidad en promedio.

- Si bien los átomos tienden a agruparse y no viajan solo, que es lo que se calculó, el orden de magnitud es correcto, una molécula de gas en el aire puede moverse por ejemplo entre los 1.000 y 5.000 km/h. Pero no realiza mucho trayecto antes de chocarse con otra, entonces no imagine pequeños proyectiles, sino como pelotitas en una caja de sorteo de lotería, rebotando de un lado a otro y pegándose entre ellas.

En definitiva, el calor del Sol agita las moléculas del líquido, sobre todo las más superficiales.

3- El cambio

Imagine ahora la superficie de nuestro líquido calentada por el Sol. Una molécula muy abundante en el aire, por ejemplo el nitrógeno, choca con la superficie del agua a esas enormes velocidades. Así golpeadas, las moléculas de agua pueden ser arrancadas del seno del líquido y quedar libre de la atracción de las otras. A esa molécula libre la llamamos vapor de agua.

También puede ocurrir, y en general sucede, que la molécula de nitrógeno que chocó se hunda en el líquido y quede atrapada por éste, aunque esa sea otra historia. Sigamos el recorrido de nuestra molécula de agua.

Lo más increíble es que todo lo dicho sucede a temperatura ambiente, lo que implica que la evaporación no es un fenómeno que se dé necesariamente en la ebullición, sino que es un proceso constante.

Pongamos el caso el caso en el que las moléculas de agua así desprendidas queden merodeando la superficie. Esto dificulta a las próximas moléculas a evaporarse, ya que habiendo un techo de vapor aumenta la probabilidad de chocar y tal vez ser atrapadas nuevamente por el líquido.

Es eso lo que precisamente sucede por ejemplo en un recipiente cerrado donde se llega a un equilibrio entre moléculas libres y atrapadas. El líquido se encuentra entonces estable.

Para el caso de la superficie de un lago o del mar sin viento, las moléculas de vapor se acumulan en la superficie y disminuyen el proceso de evaporación. Una suave brisa alcanza para arrastrar lejos las moléculas y permitir el incremento de la evaporación.

4- El Vapor

Este nuevo estado de libertad de las moléculas conforma el vapor de agua, de características diferentes de cuando estaban más apiñadas conformando un líquido.

Las moléculas adquieren grandes velocidades chocando entre ellas muchísimas veces por centímetro de recorrido.

La particularidad del vapor de agua es que es invisible y hay muy pocas moléculas por metro cúbico. Si lo vemos, entonces no es vapor de agua, sino una pequeña nube de gotitas.

Pero si el vapor es invisible, y las nubes se ven entonces quiere decir que las nubes no están conformadas por vapor de agua sino por pequeñas gotas, como las que salen de la pava al hervir agua.

Surge una pregunta importante: ¿En qué momento el vapor deja de ser invisible? ¿Qué tamaño hace que una gota se vea? Y lo más importante es ¿Por qué luego de una determinada medida se hace visible a pesar de que nuestro ojo no puede ver ni un tamaño ni otro?

5- Las nubes

Las respuesta la podemos buscar teniendo en cuenta el hecho de las nubes dispersan la luz blanca en todas direcciones y por eso se hacen visibles aunque esté formada por gotas transparentes.

Ahora imaginemos unas micro gotas de agua invisible. Muchas de ellas están en el aire que nos rodea. Luego crecen un poco más. ¿En qué momento ese grupo de gotas comienza a hacerse visible, es decir a dispersar la luz?

El fenómeno de dispersión es bastante complejo, pero basta con decir que la dispersión aumenta en relación directa con la cantidad de átomos que forman la gota. Recordemos que una molécula de agua tiene un diámetro aproximado entre 1 y 2 Å.

A medida que la gota crece, comienza a dispersar más luz hasta que la nube formada por estas gotitas en crecimiento se vuelve visible.

Pero este proceso no sigue en aumento constantemente. Si la gota crece por sobre la medida de la longitud de onda de la luz, la dispersión no aumenta prácticamente nada en adelante manteniendo un valor casi constante. ¿Y cuánto vale la longitud de onda de los colores de la luz?

Observe que el primer color que llega al máximo de dispersión es aquel de longitud de onda menor: el violeta y azul. Una gota de nube mide aproximadamente entre 100.000 Å y 200.000

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