น้ำ

เมฆน่ารักมาก

คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์

สถานะ 

น้ำเป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันที่มีเพียงพอต่อชีวิตมากที่สุด โดยเฉพาะที่ความดันบรรยากาศปกติที่ 1 บาร์ (0.98692 บรรยากาศ 100 กิโลปาสกาล 14.5 พีเอสไอ) และอุณหภูมิ 373.15 เคลวิน (100 องศาเซลเซียส 212 องศาฟาเรนไฮต์) การเพิ่มความดันบรรยากาศจะลดจุดหลอมเหลวลงเล็กน้อย อยู่ที่ประมาณ −5 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 600 บรรยากาศ −22 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 2100 บรรยากาศ ผลลัพธ์นี้สัมพันธ์กับหลายสิ่ง ตัวอย่างเช่น สเกตน้ำแข็ง ทะเลสาบแช่แข็งในทวีปแอนตาร์กติกา และการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็ง (ที่ความดันสูงกว่า 2100 บรรยากาศ จุดหลอมเหลวจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอีกครั้ง และน้ำแข็งจะมีรูปร่างแปลกที่จะไม่เกิดขึ้นที่ความดันต่ำ)

การเพิ่มความดันมีผลกระทบที่สำคัญต่อจุดเดือด นั่นคือที่อุณหภูมิ 374 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 220 บรรยากาศ มีผลสำคัญต่อปล่องแบบน้ำร้อนใต้ทะเลลึกและไกเซอร์ การทำอาหารแบบใช้ความดัน และการออกแบบเครื่องจักรไอน้ำ บนยอดเขาเอเวอเรสต์ ที่ความดันประมาณ 0.34 บรรยากาศ น้ำเดือดที่อุณภูมิ 68 องศาเซลเซียส (154 องศาฟาเรนไฮต์)

ที่ความดันบรรยากาศต่ำ (ต่ำประมาณ 0.006 บรรยากาศ) น้ำไม่อาจอยู่ในสถานะของเหลวได้ และจะเปลี่ยนสถานะโดยตรงจากของเหลวเป็นแก๊สโดยการระเหิด ปรากฏการณ์ที่ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในการทำอาหารแห้งเยือกแข็ง ที่ความดันบรรยากาศสูง (เหนือ 221 บรรยากาศ) สถานะของเหลวและแก๊สของน้ำไม่อาจแยกความแตกต่างได้ สถานะนี้เรียกว่า ไอน้ำเหนือวิกฤต

น้ำยังแตกต่างจากของเหลวส่วนใหญ่ เนื่องจากน้ำหนาแน่นน้อยลงเมื่อน้ำแข็งตัว ความหนาแน่นสูงสุดของน้ำที่ 1,000 กก./ลบ.ม. (62.43 ปอนด์/ลบ.ฟุต) เกิดที่อุณหภูมิ 3.98 องศาเซลเซียส (39.16 องศาฟาเรนไฮต์) ขณะที่ความหนาแน่นของน้ำแข็งคือ 917 กก./ลบ.ม. (57.25 ปอนด์/ลบ.ฟุต) ดังนั้น ปริมาตรของน้ำขยายตัวร้อยละ 9 เมื่อแข็งตัว รองรับความจริงที่ว่า น้ำแข็งลอยได้ในน้ำที่เป็นของเหลว

ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 30 องศาเซลเซียส ถึง 60 องศาเซลเซียส น้ำมีสถานะของเหลว 2 สถานะ

รสชาติและกลิ่น 
ปกติน้ำบริสุทธิ์จะไม่มีรสชาติและไม่มีกลิ่น แม้ว่ามนุษย์จะมีประสาทสัมผัสเฉพาะที่สามารถรับรู้ว่ามีน้ำอยู่ในปากได้ และกบรับรู้กลิ่นของน้ำได้ อย่างไรก็ตาม น้ำจากแหล่งน้ำปกติ (รวมถึงขวดน้ำแร่) มักมีสารละลายจำนวนมากที่อาจให้รสชาติและกลิ่นต่าง ๆ มนุษย์และสัตว์ต่าง ๆ พัฒนาประสาทสัมผัสที่ทำให้ประเมินสภาพดื่มได้ โดยเลี่ยงน้ำที่เค็มเกินไปหรือเหม็นเกินไป

ความแพร่หลายในธรรมชาติ

ในเอกภพ

น้ำส่วนมากในเอกภพเป็นผลพลอยได้จากการก่อตัวของดาวฤกษ์ เมื่อเกิดดาวฤกษ์ขึ้นมา การเกิดเหล่านั้นจะเกิดขึ้นพร้อมกับกระแสของแก๊สและฝุ่นนอกโลก เมื่อสสารเหล่านี้ไหลออกมากระทบกับแก๊สที่อยู่รอบ ๆ ในที่สุด คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นจะบีบและให้ความร้อนกับแก๊ส จะสังเกตเห็นน้ำเกิดขึ้นภายใต้แก๊สความหนาแน่นต่ำนี้

จากรายงาน ในวันที่ 22 กรกฎาคม ค.ศ. 2011 อธิบายถึงการค้นหากลุ่มก้อนของไอน้ำขนาดยักษ์ ประกอบไปด้วยน้ำมากกว่าน้ำในมหาสมุทรบนโลกรวมกันถึง 140 ล้านล้านเท่า กระจายอยู่รอบ ๆ เควซาร์ที่อยู่ห่างจากโลก 12 พันล้านปีแสง นักวิจัยกล่าวว่า "การค้นพบครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าน้ำนั้นมีแพร่หลายในเอกภพสำหรับการดำรง ชีวิตเกือบทั้งหมด" 

มีการตรวจพบน้ำในกลุ่มเมฆระหว่างดาวภายในดาราจักรทางช้างเผือกของ เราด้วย และยังอาจมีน้ำมากมายในดาราจักรอื่น ๆ เพราะองค์ประกอบของน้ำคือ ไฮโดรเจนและออกซิเจน เป็นธาตุที่มีอยู่มากในเอกภพ กลุ่มเมฆระหว่างดาวในที่สุดก็รวมตัวกันเป็นเนบิวลาสุริยะ และระบบสุริยะ

ปรากฏในรูปไอน้ำ
 ชั้นบรรยากาศของดาวพุธ: 3.4% และน้ำปริมาณมากบนชั้นเอกโซสเฟียร์ของดาวพุธ
 ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์: 0.002%
ชั้นบรรยากาศของโลก: ประมาณ 0.40% เหนือชั้นบรรยากาศ 1–4% บนพื้นผิว
ชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร: 0.03%
ชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี: 0.0004%
ชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์: – ในรูปของน้ำแข็งเท่านั้น
 เอนเซลาดัส (ดาวบริวารของดาวเสาร์):  91%
 ดาวเคราะห์นอกระบบ ชื่อ  เอชดี 189733 บี และ  เอชดี 209458 บี

ปรากฏในรูปของเหลว
 โลก: 71% ของพื้นโลก
 ยูโรปา: พื้นผิวลึกลงไปในมหาสมุทร 100 กิโลเมตร
 มีหลักฐานสำคัญชี้ให้เห็นว่าน้ำในรูปของเหลวปรากฏอยู่ใต้พื้นผิวของดวงจันทร์ของดาวเสาร์ชื่อ เอนเซลาดัส

ปรากฏในรูปของแข็ง
 โลก – ส่วนใหญ่ในรูปของแผ่นน้ำแข็งและธารน้ำแข็ง 
 น้ำแข็งขั้วโลกบนดาวอังคาร
 ดวงจันทร์
 ไททัน
 ยูโรปา
 วงแหวนของดาวเสาร์
 เอนเซลาดัส
 ดาวพลูโต และคารอน
 ดาวหาง และแหล่งประชากรของดาวหาง เช่น แถบไคเปอร์ และเมฆออร์ต
หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่ามีน้ำแข็งอยู่ที่ขั้วโลกของดาวพุธ น้ำแข็งอาจปรากฏบนดาวเซเรส และดาวทีทิสด้วย น้ำและสารโวลาไทล์ได้ชนิดอื่นอาจประกอบด้วยองค์ประกอบมากมายที่อยู่ภายในดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน และน้ำในชั้นล่างอาจจเป็นในรูปของน้ำไอโอนิกที่เกิดจากโมเลกุลที่แตกตัวเป็นกลุ่มหมอกของไอออนไฮโดรเจนและออกซิเจน และลึกลงไปอีกเป็นน้ำซูเปอร์ไอออนิกที่เกิดจากออกซิเจนตกผลึกแต่ไอออนไฮโดรเจนลอยอย่างอิสระในโครงตาข่าย

แร่ ธาตุบางชนิดบนดวงจันทร์มีโมเลกุลของน้ำเป็นองค์ประกอบ ตัวอย่างในปี ค.ศ. 2008 เครื่องมือปฏิบัติการที่ดีดตัวและระบุอนุภาคพบอนุภาคจำนวนเล็กน้อยภายในหิน ภูเขาไฟที่ลูกเรือของยานอพอลโล 15 นำมาจากดวงจันทร์เมื่อปี ค.ศ. 1971  นาซารายงานการค้นพบโมเลกุลน้ำครั้งนี้โดยนักทำแผนที่แร่ธาตุวิทยาบนดวง จันทร์ของนาซาบนยานอวกาศขององค์กรงานวิจัยอวกาศสัญชาติอินเดียชื่อ Chandrayaan-1 ในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009

ดูเพิ่ม 
 น้ำในด้านของโมเลกุล
 วารีบำบัด
 วัฏจักรน้ำ
 อุทกภาค

อ้างอิง

ผลงานที่อ้างถึง

อ่านเพิ่ม 

 Debenedetti, PG., and HE Stanley, "Supercooled and Glassy Water", Physics Today 56 (6), pp. 40–46 (2003). Downloadable PDF (1.9 MB) 
 Gleick, PH., (editor), The World's Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Washington, D.C. (published every two years, beginning in 1998.) The World's Water, Island Press 
 
 Journal of Contemporary Water Research & Education 
 Postel, S., Last Oasis: Facing Water Scarcity. W.W. Norton and Company, New York. 1992
 Reisner, M., Cadillac Desert: The American West and Its Disappearing Water. Penguin Books, New York. 1986.
 United Nations World Water Development Report . Produced every three years.
 St. Fleur, Nicholas. The Water in Your Glass Might Be Older Than the Sun . "The water you drink is older than the planet you're standing on." The New York Times (15 April 2016)

แหล่งข้อมูลอื่น 

 OECD Water statistics
 The World's Water Data Page
 FAO Comprehensive Water Database, AQUASTAT
 The Water Conflict Chronology: Water Conflict Database 
 Water science school (USGS)
 Portal to The World Bank's strategy, work and associated publications on water resources
 America Water Resources Association 
 Water on the web
 Water structure and science 
 "Why water is one of the weirdest things in the universe", Ideas, BBC, Video, 3:16 minutes, 2019
 The chemistry of water  (NSF special report)
 The International Association for the Properties of Water and Steam
 H2O: The Molecule That Made Us, a 2020 PBS documentary

สารประกอบออกซิเจน
 
เครื่องดื่ม
อุทกวิทยา
วัสดุ
ทรัพยากรธรรมชาติ
โภชนาการ
สารประกอบไฮโดรเจน
ออกไซด์