Круговорот воды в природе: информация для детей и взрослых
Вода находится в постоянном движении. В природе она находится в трёх агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Вода постоянно совершает круговорот. Она испаряется с поверхности водоёмов, почвы, растений. Затем накапливается в атмосфере, образуя облака. В виде осадков она возвращается на Землю.
Таким образом, количество воды на Земле не меняется, она меняет свои формы – так происходит круговорот воды в природе.
Что такое круговорот воды в природе
Круговорот воды – это природный процесс, который представляет собой беспрерывный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере и выпадения осадков.
Этот цикл предполагает изменение агрегатного состояния воды: она меняет жидкую или твёрдую форму на газообразную, а затем через какое-то время возвращается к прежнему состоянию. В ходе этого изменения она забирает и перемещает огромное количество различных органических и минеральных соединений, которые и поддерживают жизнь на Земле.
Как известно, самыми объёмными источниками воды являются океаны. В них сосредоточено около 97,5% всех водных запасов планеты. Именно по этой причине большая часть природных жидкостей содержит в составе различные соли. На пресные источники воды приходится 2,5% всего водного запаса Земли. Если принять эти 2,5% за 100%, то:
Определение для детей
При температуре 0°C вода превращается в лёд. Это происходит в реке, озере, луже и т. д
Крошечные льдинки образуются и высоко в облаках. Там они увеличиваются, преобразуются в снежинки, затем падают на землю. Так образуется снег. Лёд и снег – это вода в твердом состоянии.
Мы протёрли классную доску мокрой тряпкой. Спустя несколько минут доска стала сухой. Вода с её поверхности испарилась (превратилась в пар – прозрачный, бесцветный газ. Водяной пар – это вода в газообразном состоянии. В природе вода испаряется с поверхности морей, почвы и т. д. В воздухе всегда содержится невидимый водяной пар. Невидимый пар поднимается. Воздух высоко над землёй всегда холодный. Пар охлаждается и образует множество водяных капелек или крошечных льдинок. Из этих капелек образуются облака. Из них вода возвращается в виде дождя и снега. Так происходит круговорот воды в природе.
Для подготовки материала для детей был использован учебник по окружающему миру, часть 1, автор Плешаков А. А.
Как происходит
Круговорот воды в природе является процессом сложным, состоящим из нескольких этапов. Главным движущим фактором для водных масс является солнечный свет. При высокой температуре вода начинает испаряться из водоёмов, преображаясь из жидкой формы в газообразную. Одновременно с этим превращением отфильтровываются и многочисленные соли.
В атмосфере накапливается пресный пар, который поднимается всё выше и выше в слои атмосферы, где сталкивается с холодными воздушными массами. В течение этого процесса формируются облака и тучи. Затем тучи проливаются осадками, которые наполняют океан.
В случае с сушей уместно говорить об образующихся сточных водах. Именно эти источники наполняют поверхностные и подземные водоёмы, а также проходят тернистый путь на пути к океану. На этом пути происходит процесс, который считается обратным опреснению пара. Реки, подземные воды вбирают в себя из грунта минеральные соединения, которые в дальнейшем выносятся в океаны и моря. Там-то как раз вода начинает испаряться вновь, а вот соли остаются, что поддерживает солёность Мирового океана.
Основными составляющими зацикленного круговорота воды являются:
В список выше не был включён пункт с испарением влаги с растительных поверхностей, поскольку в данном случае он объединён с обычным испарением, которое относится к нагреву поверхностей водных объектов.
Временные показатели водного обновления для разных объектов:
Разновидности цикла
У цикла существует несколько подвидов, каждый из которых обладает определёнными характерными признаками:
Значение круговорота воды в природе
Это один из важнейших циклов на Земле. Именно он связывает все оболочки планеты воедино, позволяя им гармонично функционировать. Без перемещения и распределения воды по всей планете невозможно было бы существование той Земли, которую мы знаем.
Данный цикл – это то, что позволяет жизни оставаться на Земле в течение всех этих долгих тысячелетий. И речь не только о людях и животных, но и о растениях, бактериях, простейших и т.д. Вода, проходя через все указанные этапы алгоритма, несёт за собой ещё и различные органические и минеральные соединения, которые служат для существ пищей, для почвы источником питания и плодородия, для водоёмов – источником солей и т.д.
Обязательно стоит сказать, что и тем климатическим разделением, которое мы имеем на сегодняшний день, мы также обязаны круговороту воды, ведь весь тот замкнутый цикл позволяет поддерживать оптимальные температурные показатели и показатели влажности в разных районах планеты, которые, в свою очередь, позволяют сохранять разнообразие видов.
Значение круговорота воды в природе:
Заключение
Цикл перемещения водных масс в природе (он же всем известный круговорот воды) – это процесс сложный. Он предполагает непрерывный процесс циркуляции водных масс в изменённом агрегатном состоянии, поддерживающий жизнь на планете Земля.
Круговорот воды в природе
Планета ежедневно потребляет 14 триллионов литров воды, и если бы запасы воды не возобновлялись, прекрасная голубая планета превратилась бы в безжизненную пустыню, как ближайший к нам сосед – кроваво-красный Марс.
Круговорот воды в природе позволяет жить, расти, размножаться биологическому разнообразию флоры и фауны, включая человека. Значение воды сложно переоценить. Она участвует в химических, физических, биологических процессах, происходящих в живой клетке.
Кочевники пустынь повторяют: «Вода дороже золота». И это правда. Странствующий путник без воды не проживет больше недели. Ведь тело человека примерно на 70%, а новорожденного младенца – на 85% – состоит из воды.
Полный гидрологический цикл включает в себя несколько этапов:
Испарение — преобразование воды из жидкой в газообразную благодаря энергии солнечного света.Такой процесс встречается ежедневно: на поверхностях рек и океанов, морей и озер, в результате потения человека или животного.
Конденсация пара. Соприкасаясь с потоками холодного воздуха, пар выделяет тепло, после чего преобразуется в жидкость. Капли росы на траве ранним утром, осенний туман в низине, или облака на голубом небе — видимый результат конденсации.
Выпадение осадков на землю. Сталкиваясь между собой и проходя процессы конденсации, капли воды, находящиеся в облаках, становятся тяжелее и падают на поверхность планеты. Из-за большой скорости они не успевают испариться. И результатом становятся дождь, снег или град.
Прохождение воды через слои почвы. Падая на землю, часть воды просачивается сквозь почвенный грунт, питая корни деревьев, а затем попадает в подземные потоки. Часть воды в виде осадков выпадает непосредственно в море. Остальная жидкость скапливается и доставляется в воды Мирового океана с помощью стоков.
Участие в реакциях обмена веществ в клетках человека и животных, а также в процессах фотосинтеза у растений.
В упрощенном варианте представить, как происходит круговорот воды в природе, помогут три основных этапа:
испарение воды с поверхности земли;
конденсация и концентрация в атмосферных слоях;
выпадение осадков в виде дождя, снега или пара обратно на землю.
В учебнике «География 5-6 класс» под редакцией Климановой О. А. поднимается серьезный вопрос, над которым предлагаем подумать и вам. Если вода никуда не исчезает и участвует в бесконечном круговороте, почему возникают проблемы с запасами пресной воды?
Схема круговорота воды представлена на иллюстрации:
Различают несколько видов гидрологических циклов в природе:
1. Мировой, или большой круговорот.
С поверхности океана испаряется вода, превращаясь в водяной пар, и воздушными потоками переносится на материки. В виде дождя, снега и других атмосферных осадков выпадает на землю и стоковыми водами возвращается в океан. При большом круговороте меняется состав и качество воды. Испаряясь, загрязненная вода очищается, а соленая лишается солей и превращается в пресную.
2. Океанический, или малый круговорот. Вода, которая испарилась над поверхностью океана, выпадает в виде осадков снова в океан.
3. Внутриконтинентальный круговорот. Испарившаяся над поверхностью суши вода конденсируется и опять выпадает на сушу в виде дождя, тумана или снега.
В результате ученые не на шутку обеспокоены тем, что изменения климата приведут к еще большей засухе в засушливых районах, а в болотистых и влажных местностях количество осадков увеличится.
Круговорот воды – это не изолированный процесс, а часть глобального биологического круговорота веществ и энергии, о котором можно почитать на странице 123 в учебнике «География 5-6 класс» под редакцией Климановой О. А.
Чтобы наглядно представить круговорот воды, проведите элементарный опыт: стакан с водой плотно накройте пищевой пленкой и в солнечный день поставьте на подоконник. Через некоторое время заметите, как на пленке происходит конденсация жидкости, а затем тяжелые капли, отрываясь от пленки, падают в стакан, напоминая дождь.
Что такое циркуляция горячей воды?
Действующие нормативы ограничивают температуру горячей воды диапазоном 60-75°. На практике обеспечить заданное значение непросто, поскольку вода, оказавшись в тупиковой линии, быстро остынет.
Необходим постоянный подогрев, который будет поддерживать температуру в необходимых пределах. Для решения вопроса используется циркуляция горячей воды.
Это простое и эффективное решение, о котором следует поговорить особо.
Что это такое?
Организовать непрерывный подогрев воды обычными методами невозможно, поэтому используется простой и действенный способ — линию ГВС закольцовывают и запускают процесс циркуляции.
Поток выходит из бойлера, проходит по кругу и возвращается в нагревательную емкость.
Остается лишь настроить скорость перемещения, чтобы обеспечить подачу воды с нормативной температурой для всех абонентов линии.
Когда необходима?
Необходимость циркуляции возникает в протяженных линиях с большим количеством абонентов, например, в многоквартирных домах или общественных зданиях. В тупиковом трубопроводе вода быстро остынет.
Это явление ярко выражено в ночное время, когда водоразбор практически прекращается, и вода теряет тепловую энергию.
Запуск циркуляции позволяет:
В небольших системах водоснабжения одноэтажных частных домов циркуляция используется редко. Расстояние от водонагревателя до точек водоразбора сравнительно невелико, поэтому нецелесообразно тратиться на приобретение или установку насоса, собирать петлю, запускать процесс.
Проще пропустить немного воды, успевшей остыть, чтобы получить нормальный горячий поток.
Естественное и принудительное циркулирование — в чем разница?
Естественная построена на физическом процессе подъема нагретой воды вверх. Плотность горячей воды меньше, чем холодной, поэтому теплые слои вытесняются менее нагретыми слоями. Это явление происходит без участия человека, надо лишь создать условия для запуска процесса.
Однако, естественная циркуляция проходит нестабильно, без необходимого напора. Скорость перемещения слоев воды невелика, протолкнуть поток сквозь трубопровод она не может. Кроме того, регулировать естественный процесс практически невозможно, только запустить или остановить его.
Принудительная — это перемещение воды с помощью специального насосного оборудования. Процесс происходит равномерно, его можно регулировать, изменять параметры потока или останавливать по необходимости. Насос создает давление, позволяющее перемещать воду по разветвленной, протяженной системе.
Естественный процесс используется там, где достаточно медленного, малоэффективного перемешивания слоев воды с разной температурой. Как правило, она применяется в небольших системах водоснабжения частного дома, когда нужен лишь небольшой обмен слоев.
Схема
Существуют разные схемы циркуляции, отличающиеся степенью сложности и точкой установки насоса. Наиболее эффективный и надежный вариант — сборка петли с выходом и возвратом в бойлер (прямой и обратной линиями).
Насос ставится на обратной линии, в точке с самой низкой температурой воды. Обычно, это участок перед входным патрубком нагревателя.
Есть другие варианты, где линии ГВС и ХВС соединяются в одну петлю. Остывшая горячая вода становится холодной, обратная линия подключается к кранам ХВС сантехники. Этот вариант нельзя использовать для систем с большим количеством абонентов. Рассмотрим типичные схемы для систем водоснабжения разного типа.
В частном доме
Система ГВС частного дома сравнительно невелика, длина трубопроводов заметно меньше, чем в МКД. Это позволяет использовать естественную тип циркуляции, которой достаточно для поддержания температуры в подающем участке трубы.
Степень нагрева обратной линии особого значения не имеет, только в отношении экономии топлива или электроэнергии, потраченных на подогрев воды в бойлере. Чем короче трубы, тем меньше расход энергоносителей. Использование циркуляционного насоса в данном случае не имеет смысла.
Схема циркуляции горячей воды в частном доме:
В многоквартирном при теплоснабжении
Подача горячей воды в многоквартирные дома производится путем местного нагрева холодного потока в бойлерах, установленных в подвале. Эта схема называется закрытой. Открытая схема подачи ГВС предполагает подключение к магистральному трубопроводу с горячей водой.
В настоящее время открытые схемы законодательно запрещены и используются только в некоторых старых кварталах, где монтаж бойлеров по каким-либо причинам невозможен.
Поскольку вода находится в постоянном движении, она не остывает, всем абонентам обеспечена нормативная подача горячей воды. Однако, часто стояк проходит по квартирам и возвращается в подвал как отдельный трубопровод. Это делается в многоэтажных домах, где обеспечить достаточный напор для нескольких стояков технически невыполнимо.
Открытом
При открытом теплоснабжении подача ГВС зависит от конструкции отопительной и водопроводной сетей. Обычно используется закольцованная схема подачи теплоносителя, из которой отбирают горячую воду.
Такая схема использовалась ранее, но сегодня она считается неэффективной и расточительной.
Отбор воды из системы обогрева не позволяет использовать специальные добавки против накипи, создает неравномерное наполнение системы ЦО.
Закрытом
Закрытая система работает на холодной воде, которую нагревают в бойлере. Этот вариант позволяет создавать петлю из трубопровода ГВС и запускать циркуляцию, поддерживая нормативную температуру и стабильное давление.
Эта схема дает возможность:
Как организовать самостоятельно?
Схема циркуляции частного дома обычно создается самостоятельно, с учетом конфигурации помещений, количества точек водоразбора, ответвлений, дополнительных линий. Основная задача — постоянная работа полотенцесушителя, который устанавливают в разрыв линии ГВС.
Если вода остынет, прибор перестанет греть помещение и сушить полотенца, в ванной будет сыро и холодно.
Для построек среднего размера используют один розлив, но для коттеджей большой величины часто устанавливают несколько бойлеров с собственными системами. Рассмотрим наиболее распространенные варианты.
Через накопительный бойлер
Накопительный бойлер представляет собой емкость с утепленными стенками, где аккумулируется и выдается по необходимости горячая вода.
Система циркуляции для него не принципиальна, поскольку температура обратной линии будет ниже, чем в основном резервуаре. Это потребует подогрева или замены воды.
Поэтому, для организации перемещения потока, выполняют следующие действия:
Подпитка емкости производится только при падении давления в системе ГВС или при сильном понижении температуры. Для правильной работы такой системы необходим блок управления с системой датчиков, которые в непрерывном режиме будут давать информацию о состоянии потока.
Такая схема требует использования отдельного котла, не связанного с системой обогрева. Поэтому, она используется только в южных регионах.
Через бойлер косвенного нагрева
Бойлер косвенного нагрева представляет собой нагреватель, где рабочим «органом» служит змеевик с горячим теплоносителем. Как правило, он встроен в систему отопления.
Горячий поток проходит через змеевик с достаточной скоростью, чтобы тепловой энергии оставалось достаточно для обогрева дома. При этом, линия ГВС всегда готова к выдаче воды нужной температуры. Циркуляция нужна только для того, чтобы исключить остывание воды в тупиковых линиях.
Эксплуатация и режим работы
Эксплуатация линий ГВС с циркуляцией требует периодической проверки состояния насосного оборудования, удаления воздушных пробок и прочих необходимых действий. Однако, если монтаж линии был выполнен правильно, проблем с воздушными пробками и трубопроводами не будет.
В своем доме
Система подачи ГВС частного дома полностью находится в ведении его владельца. Это позволяет ему производить ремонт без оглядки на УК или ТСЖ, но создает дополнительные заботы.
Основная задача состоит в наблюдении за состоянием циркуляционного насоса, поскольку выход его из строя станет причиной прекращения подачи горячей воды.
Кроме этого, приходится заботиться о работоспособности котельного оборудования и прочих элементов системы подачи воды.
В многоквартирном
От абонента никаких действий не требуется. Все заботы о состоянии систем и работе насосов производят специалисты УК.
Если движение приостановилось — что делать?
Несмотря на высокую эффективность работы, циркуляция в линиях ГВС иногда останавливается. Рассмотрим основные причины и способы решения проблемы.
В частном
Основная причина — выход из строя циркуляционного насоса. Решением проблемы станет ремонт или замена этого узла. Иногда причиной неисправности становится обычное отсутствие электропитания — обрыв провода или ложное срабатывание УЗО.
Вторая распространенная причина — завоздушивание трубопровода. В этом виновата неправильная сборка линии, где имеются вертикальные изгибы трубы.
В них понемногу накапливаются воздушные пузырьки, которые рано или поздно перекрывают все сечение и останавливают поток. Решение проблемы — установка крана Маевского.
В МКД
Прекращение циркуляции в системах ГВС многоквартирного дома практически всегда обусловлено выходом из строя циркуляционного насоса. При обнаружении проблемы, необходимо сразу обратиться в управляющую компанию, чтобы не затягивать ремонт.
Еще одна причина остановки циркуляции — неправильное подключение полотенцесушителя к стояку ГВС в одной из квартир.
Если на байпас установлен отсечной кран, появляется возможность остановки циркуляции и полное прекращение подачи горячей воды для всех абонентов, расположенных дальше по линии.
Заключение
Циркуляция горячей воды является важной и полезной функцией, позволяющей экономить тепловую энергию и удешевить систему ГВС в целом. Она одинаково нужна в частном доме и в МКД, поскольку вода остывает в любой системе, независимо от ее конфигурации и степени сложности.
Для организации процесса необходим монтаж обратной линии и установка циркуляционного насоса. Это несколько усложняет эксплуатацию системы, но дает возможность получать ресурсы, соответствующие нормативным показателям.
Круговорот воды в природе
Что такое круговорот воды?
Круговорот воды на Земле – природный процесс, представляющий собой беспрерывный водный обмен между атмосферой, литосферой и Мировым океаном. В процессе этого обмена водная масса меняет агрегатное состояние: из жидкой или твердой превращается в газообразную, и обратно. Она в ходе своего перемещения забирает и переносит огромное количество органических соединений и минеральных элементов, необходимых для поддержания жизни на планете.
Наибольший объем водной массы сосредоточен в океанах (97,5%), поэтому большая часть природной жидкости имеет в составе соли. Остальные 2,5% – пресные источники, из них:
Вода пребывает в беспрерывном движении, причем ее объем на планете – величина постоянная. Однако нахождение ее в различных агрегатных состояниях меняется в течение истории Земли. Много веков назад водных источников на планете было гораздо меньше, поскольку основная водная масса была сосредоточена в ледниках. Еще 20 тысячелетий назад по ледниковому покрову, разделявшему Берингов пролив, из Аляски можно было свободно перебраться в Азию.
Как происходит круговорот воды?
Процесс сложный, состоит из нескольких этапов. Движущий фактор – солнечное излучение.
В теплый сезон нагретая Солнцем вода принимает газообразное состояние – становится паром. Из испаряющейся водной массы отфильтровываются соли. То есть накапливающийся в атмосфере пар является пресным. По мере поднятия в атмосферные слои пар сталкивается с холодными воздушными потоками, в результате формируются облака. Выпадающие из них осадки наполняют океан.
То есть этапы круговорота воды, если говорить упрощенно, следующие:
Такой процесс наблюдается обычно над океанической поверхностью. Но он сложнее, если облака скапливаются над сушей, и осадки проливаются не в океан, а на земную поверхность. Сточные воды, наполняющие поверхностные и подземные источники, проходят длительный путь к океану. В процессе движения происходит процесс, обратный опреснению пара в атмосфере: реки и подземные водотоки забирают с грунта минеральные частицы, выносят их в моря и океаны. Там вода испаряется, а соли остаются. Так реки поддерживают соленость Мирового океана.
Планетарная циркуляция воды включает несколько процессов, являющихся ее звеньями. Следует подробнее рассмотреть схему мирового круговорота воды:
Основными элементами круговорота воды являются:
Жидкость, постоянно меняясь, выделяет и поглощает энергию. Живые организмы, в том числе люди, тоже участвуют в круговороте воды, употребляя и выделяя ее, используя для своих нужд. Влияние человека на процесс усиливается, причем имеет преимущественно негативный характер. Круговорот нарушается промышленным использованием воды, сооружением водохранилищ и плотин, осушением болот, введением оросительных систем.
В верхних грунтовых слоях корневая система растений всасывает часть воды, необходимой для метаболизма. Незначительное количество накопившейся в растительных тканях жидкости переходит в организм растительноядных животных и человека. Но большая часть жидкости участвует в процессе транспирации: поступает из почвы в корни, перемещается по каналам в тканях растения, испаряется через листья.
Часть воды, не поглощенная растениями, поступает дальше в почвенные слои, становится частью системы грунтовых вод, протекающих сквозь песок, гравий и прочие слагающие породы. На грунтовые источники приходится значимая часть запасов пресных вод на планете. Грунтовый источник рано или поздно соединяется с реками, озерами, другими поверхностными водными объектами. Незначительная часть грунтовых вод опускается в глубоко лежащие минеральные породы, где замуровывается на тысячи лет.
Движется природная вода с неодинаковой скоростью. Поверхностные водные массы перемещаются быстро, а подземные, находящиеся в зоне вечной мерзлоты и в глубинных океанических слоях – медленно. Период полной смены воды в разных природных объектах следующий:
Виды круговорота воды
Различают следующие типы процесса:
Значение круговорота воды в природе
Круговорот воды – один из самых значимых природных процессов, он связывает все планетарные оболочки, позволяет им полноценно функционировать. Без распределения воды по земному шару невозможно было бы существование жизни. Благодаря круговороту воды в биосфере переносятся важные для живых организмов минеральные элементы и органические вещества, формируются оптимальные климатические условия.
Роль циркуляции воды на планете заключается в:
Научные исследования показывают, что скорость круговорота с каждым годом увеличивается. Это ускорение отрицательно влияет на климатические условия на всей планете. Территории, находящиеся в жарком и сухом климате, становятся еще более засушливыми, а в регионах с влажным климатом растет количество осадков.