La Hidrosfera/The Hydrosphere

Ciencias Naturales

1º de E.S.O.

Francisco J. Barba Regidor

Curso: 2009-10

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.Y si todos los planetas del Sistema Solar tuvieron un origen similar al de la Tierra, también en ellos se debería haber formado agua… ¡Pero no ha sido asíen todos los casos!

El origen del agua en la Tierra

¿El único planeta con agua?

Así, Mercurio y Venus carecen de agua por su proximidad al Sol: al estar a elevadas temperaturas, el agua no ha tenido posibilidad de condensarse para precipitar y formar océanos.

Marte no tiene agua «visible» en la actualidad, pero síformaciones geológicas similares 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 2-8 ·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 paraestas aguas, porque calcular su cantidad es muy difícil.

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA (2)

LAS PROPIEDADES DEL AGUA (1)

1. Es incolora (it’s colorless). 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 inodoro (it’s odourless) e insípido (insipid). 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:

¿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.

La anómala dilatación del aguaEn efecto, 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.

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 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 (cohesion) y adhesión

(adhesion). 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.

EL AGUA EN LOS OCÉANOSEl agua de los océanos tiene las siguientes propiedades:

1. Es salada (It’s salty). 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 (dissolved gases), principalmente nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono. Estos gases se disuelven en el agua por dos procesos:

35TOTAL

2Otros

1Cloruro cálcico

4Sulfato de sodio

5Cloruro de magnesio

23Cloruro de sodio

g/lSubstancias disueltas

- El movimiento de las olas (the movement ofthe waves), que mezcla agua y aire.

- La actividad de los seres vivos acuáticos(the activity of aquatic beings). 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 (waves). 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/ cliffs) 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

2. Corrientes oceánicas (oceanic currents).

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 (sea level). Se producen por la atracción gravitacional de la Luna y del Sol.

EL MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL MAR (3)

3. Mareas (tides).

Tomado de: http://home.hiwaay.net/~krcool/Astro/moon/moontides/TideAni.gif

TidesLevels of the sea at the

Bay of Fundy, Canada

Pictures from: http://www.gma.org

The importance of oceans

• They are the main water deposits in the Earth.

• They constitute the habitat of many species.

• They moderate the climate: the surface of continentswarms quickly and intensely under the sun radiation; meanwhile, the surface of oceans does it slowly andmoderately.

• Seas and oceans are useful for transport andentertainment, to obtain natural resources (foods, common salt, fresh water under desalinization), and, unfortunately, as rubbish dump.

Oceans play an important function in the planet running:

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

Where fresh water is found:Streams or torrents. They are water

currents fed by rain. The flow of water

varies a lot from season to season.

Wetlands. They are areas of

marshlands and swamps where the

ground is inundated all year round.

Glaciers. They are formed from the

accumulation of snow on mountain

tops.

Rivers. They are permanent water

courses.

Groundwater. It is the water located

beneath the ground surface.

Lakes. They are bodies of water of

different sizes contained on a body of

land.

Three different types

of wetlands: swamps,

marshlands and

riversides.

Swamps

Marshlands

Riversides

Aguas subterráneas (1)/Underground waters (1)

Tomado de: http://water.usgs.gov/gotita/earthgw.html

It is the superficial

water once it infiltrates

and goes throughout

the pores and cracks

of the ground. This

water moves slowly

owing to the gravity

until an impermeable

rock appears stopping

the descending flow of

water.

The underground zone

which pores and

cracks are filled of

water is the aquifer.

A part of this water

can appears again in

the superficial waters;

they are two different

types:

Aguas subterráneas (2)/Underground waters (2)

Picture from: http://www.aegweb.org/images/AOP/Hydro/aquifersandwells.gif

Aguas subterráneas (3)/Underground waters (3)

1. Natural. When

the topography

(the relief) cuts an

aquifer, a spring

is formed. From

here, a river can

start a river or

feed a lake.

2. Artificial, when

water appears at

the ground

surface by means

of wells

Imágenes tomadas 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

1

2

Groundwater & surface water flow system

Picture from:

http://www.reec.nsw.edu.au/geo/salt/images/salt4c.gif

Water cycle:

how water is moving on

Earth?

Water is present in

the whole of the

different natural

environments of the

Earth. The water

cycle represents the

water paths of water

through them. So, it

consists of the

following processes:

• Evaporation,

• Evapotranspiration(ETP),

• Condensation,

• Precipitation,

• Surface runoff,

• Infiltration,

• Groundwaterrunoff.

Water cycle: definitions1. Evaporation. Liquid water changes to a gas (water vapour). Water

passes from the hydrosphere to the atmosphere.

2. Transpiration. Water evaporates into the atmosphere from the leaves

of plants.

3. Evapotranspiration. It is the combination of evaporation and

transpiration.

4. Condensation. Water vapour changes to liquid, forming clouds and

dew.

5. Precipitation. Water in the clouds falls to the ground as rain, snow or

hail.

6. Surface runoff. Surface water moves across the land and forms rivers

and streams.

7. Infiltration. Surface waters filters into the ground. This occurs more

easily if the ground is porous.

1. Evaporation.

2. Movement of clouds.

3. Surface runoff.

4. Surface rocks.

5. Evapotranspiration.

6. Evaporation.

7. Water vapour.

8. Infiltration.

9. Precipitation.

10. Condensation in the form of

cluds.

11. Snow precipitation.

12. Groundwater

Label this picture using the next

concepts (it’s possible two or

more concepts might be used):

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.

Potabilización del agua (2)

Imagen procedente de: http://www.monografias.com/trabajos55/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

(supply) y saneamiento (drainage). 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.

How can we save water?

As water is a scarce resource, it is necessary reduce its domestic, agricultural and

industrial consumption.

• In the domestic uses: taking a

shower, not a bath; turning off

taps when brushing teeth or

soaping our body; loading

dishwaters and washing

machines completely before

use; installing water-saving

devices in the lavatory

system,…

• In the agricultural uses:

changing irrigation models (no

flood furrow, but drip irrigation).

• In the industrial uses:

improving methods of water

consumption, recycling water,

etc.Drip irrigation from:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Dripirrigation.gif

La contaminación del agua: conceptoWater pollution: concept

El agua, al ser usada, se deteriora, se ensucia y pierde calidad. Decimos que el agua está contaminada cuando 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 contaminantes y son diferentes, en función del uso dado al agua.

After use, water is

deteriorated, is get dirty and

loos its quality. We say water

is contaminated if after used

can produce some damage to

the living beings and to the

environment and it is not

suitable for some uses.

Products that contaminate

water are called

contaminants, and they are

differents depending on the

use of water.

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, asícomo 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/ci

enciasnaturales/

(2) http://www.sideapa.gob.mx/IMAGENES/

contaminacion.jpg

1

2

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).

1 2

3 4

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).

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)

FINAL

Sobre la depuración de las aguas residuales, para saber si has

aprendido lo suficiente, métete en la página siguiente y haz la

prueba…:http://www.colegiosabiduria.com/Ejercicios/2b/CTMA/hidrosfera/esquema_edar.htm