น้ำ

บทความนี้เกี่ยวกับแง่มุมทั่วไปของน้ำ สำหรับคุณสมบัติทางวิทยาศาสตร์ (H₂O) ดูที่ น้ำ (โมเลกุล)

น้ำเป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่โปร่งใส ไม่มีรส ไม่มีกลิ่น และเกือบไม่มีสี เป็นสารเคมีที่เป็นองค์ประกอบหลักของลำธาร, แม่น้ำ, และมหาสมุทรในโลก เป็นต้น และยังเป็นของเหลวในสิ่งมีชีวิต มีสูตรเคมีของน้ำบริสุทธิ์คือ H₂O โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยออกซิเจน 1 อะตอมและไฮโดรเจน 2 อะตอมเชื่อมติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ น้ำเป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน แต่พบบนโลกที่สถานะของแข็ง (น้ำแข็ง) และสถานะแก๊ส (ไอน้ำ) น้ำยังมีในสถานะของผลึกของเหลวที่บริเวณพื้นผิวที่ขอบน้ำ^[1][2] นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นตามธรรมชาติ เช่น หิมะ, ธารน้ำแข็ง, และภูเขาน้ำแข็ง, ก้อนเมฆ, หมอก, น้ำค้าง, ชั้นหินอุ้มน้ำ และ ความชื้นในบรรยากาศ

รูปน้ำในสามสถานะ: ในรูปของเหลวเป็นน้ำทะเล ของแข็งเป็นภูเขาน้ำแข็ง สถานะก๊าซอยู่ในรูปแบบความชื้นและเมฆ

น้ำปกคลุม 71% บนพื้นผิวโลก^[3] และเป็นปัจจัยสำคัญต่อชีวิต^[4] น้ำบนโลก 96.5% พบในมหาสมุทร 1.7% ในน้ำใต้ดิน 1.7% ในธารน้ำแข็งและชั้นน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกาและเกาะกรีนแลนด์ ซึ่งเป็นเศษส่วนเล็กน้อยบนผิวน้ำขนาดใหญ่ และ 0.001% พบในอากาศเป็นไอน้ำ ก้อนเมฆ (ก่อตัวขึ้นจากอนุภาคน้ำในสถานะของแข็งและของเหลวแขวนลอยอยู่บนอากาศ) และหยาดน้ำฟ้า^[5][6] น้ำบนโลกเพียง 2.5% เป็นน้ำจืด และ 98.8% ของน้ำจำนวนนั้นพบในน้ำแข็งและน้ำใต้ดิน น้ำจืดน้อยกว่า 0.3% พบในแม่น้ำ ทะเลสาบ และชั้นบรรยากาศ และน้ำจืดบนโลกในปริมาณที่เล็กลงไปอีก (0.003%) พบในร่างกายของสิ่งมีชีวิตและผลิตภัณฑ์^[5]

น้ำบนโลกเคลื่อนที่ต่อเนื่องตามวัฏจักรของการระเหยเป็นไอและการคายน้ำ (การคายระเหย) การควบแน่น การตกตะกอน และการไหลผ่าน โดยปกติจะไปถึงทะเล การระเหยและการคายน้ำนำมาซึ่งการตกตะกอนลงสู่พื้นดิน

น้ำดื่มสะอาดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แม้ว่าน้ำจะไม่มีแคลอรีหรือสารอาหารที่เป็นสารประกอบอินทรีย์ใดๆ การเข้าถึงน้ำดื่มสะอาดได้เปลี่ยนแปลงไปในช่วงหลายศตวรรษที่ผ่านมาในเกือบทุกส่วนของโลก แต่ประชากรประมาณ 1 พันล้านคนยังคงขาดแคลนน้ำดื่มสะอาดและกว่า 2.5 พันล้านคนขาดแคลนสุขอนามัยที่เพียงพอ^[7] มีความเกี่ยวพันกันเรื่องน้ำสะอาดและค่า GDP ต่อคน^[8] อย่างไรก็ดี นักสังเกตบางคนประมาณไว้ว่าภายในปี ค.ศ. 2025 ประชากรโลกมากกว่าครึ่งหนึ่งจะประสบปัญหาความเสี่ยงที่เกี่ยวกับน้ำ^[9] รายงานล่าสุดเมื่อเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2009 รายงานว่า ภายในปี ค.ศ. 2030 ในพื้นที่ประเทศที่กำลังพัฒนาจะมีความต้องการน้ำจะเพิ่มขึ้นเกิดปริมาณน้ำที่มีกว่า 50%^[10] น้ำมีบทบาทสำคัญในเศรษฐกิจโลก เนื่องจากน้ำเป็นตัวทำละลายของสารเคมีหลากหลายชนิดและอำนวยความสะดวกในเรื่องการให้ความเย็นในภาคอุตสาหกรรมและการคมนาคม น้ำจืดประมาณ 70% มนุษย์ใช้ไปกับเกษตรกรรม^[11]

คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์

สถานะ

เกล็ดหิมะ โดย วิลสัน เบนต์ลีย์ ในปี 1902

การแสดงการหยดของน้ำที่มีฟองอากาศซึ่งเกิดจากการหยดของน้ำ

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)^[12][13] ดังนั้น ปริมาตรของน้ำขยายตัวร้อยละ 9 เมื่อแข็งตัว รองรับความจริงที่ว่า น้ำแข็งลอยได้ในน้ำที่เป็นของเหลว

ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 30 องศาเซลเซียส ถึง 60 องศาเซลเซียส น้ำมีสถานะของเหลว 2 สถานะ^[14][15][16]

รสชาติและกลิ่น

ปกติน้ำบริสุทธิ์จะไม่มีรสชาติและไม่มีกลิ่น แม้ว่ามนุษย์จะมีประสาทสัมผัสเฉพาะที่สามารถรับรู้ว่ามีน้ำอยู่ในปากได้^[17] และกบรับรู้กลิ่นของน้ำได้^[18] อย่างไรก็ตาม น้ำจากแหล่งน้ำปกติ (รวมถึงขวดน้ำแร่) มักมีสารละลายจำนวนมากที่อาจให้รสชาติและกลิ่นต่าง ๆ มนุษย์และสัตว์ต่าง ๆ พัฒนาประสาทสัมผัสที่ทำให้ประเมินสภาพดื่มได้ โดยเลี่ยงน้ำที่เค็มเกินไปหรือเหม็นเกินไป^[19]

ความแพร่หลายในธรรมชาติ

ในเอกภพ

น้ำส่วนมากในเอกภพเป็นผลพลอยได้จากการก่อตัวของดาวฤกษ์ เมื่อเกิดดาวฤกษ์ขึ้นมา การเกิดเหล่านั้นจะเกิดขึ้นพร้อมกับกระแสของแก๊สและฝุ่นนอกโลก เมื่อสสารเหล่านี้ไหลออกมากระทบกับแก๊สที่อยู่รอบ ๆ ในที่สุด คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นจะบีบและให้ความร้อนกับแก๊ส จะสังเกตเห็นน้ำเกิดขึ้นภายใต้แก๊สความหนาแน่นต่ำนี้^[20]

จากรายงาน ในวันที่ 22 กรกฎาคม ค.ศ. 2011 อธิบายถึงการค้นหากลุ่มก้อนของไอน้ำขนาดยักษ์ ประกอบไปด้วยน้ำมากกว่าน้ำในมหาสมุทรบนโลกรวมกันถึง 140 ล้านล้านเท่า กระจายอยู่รอบ ๆ เควซาร์ที่อยู่ห่างจากโลก 12 พันล้านปีแสง นักวิจัยกล่าวว่า "การค้นพบครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าน้ำนั้นมีแพร่หลายในเอกภพสำหรับการดำรง ชีวิตเกือบทั้งหมด" ^[21][22]

มีการตรวจพบน้ำในกลุ่มเมฆระหว่างดาวภายในดาราจักรทางช้างเผือกของ เราด้วย และยังอาจมีน้ำมากมายในดาราจักรอื่น ๆ เพราะองค์ประกอบของน้ำคือ ไฮโดรเจนและออกซิเจน เป็นธาตุที่มีอยู่มากในเอกภพ กลุ่มเมฆระหว่างดาวในที่สุดก็รวมตัวกันเป็นเนบิวลาสุริยะ และระบบสุริยะ

ปรากฏในรูปไอน้ำ

• ชั้นบรรยากาศของดาวพุธ: 3.4% และน้ำปริมาณมากบนชั้นเอกโซสเฟียร์ของดาวพุธ^[23]
• 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^[24] และ เอชดี 209458 บี^[25]

ปรากฏในรูปของเหลว

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

ปรากฏในรูปของแข็ง

• โลก – ส่วนใหญ่ในรูปของแผ่นน้ำแข็งและธารน้ำแข็ง
• น้ำแข็งขั้วโลกบนดาวอังคาร
• ดวงจันทร์
• ไททัน
• ยูโรปา
• วงแหวนของดาวเสาร์^[26]
• เอนเซลาดัส
• ดาวพลูโต และคารอน^[26]
• ดาวหาง และแหล่งประชากรของดาวหาง เช่น แถบไคเปอร์ และเมฆออร์ต

หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่ามีน้ำแข็งอยู่ที่ขั้วโลกของดาวพุธ^[27] น้ำแข็งอาจปรากฏบนดาวเซเรส และดาวทีทิสด้วย น้ำและสารโวลาไทล์ได้ชนิดอื่นอาจประกอบด้วยองค์ประกอบมากมายที่อยู่ภายในดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน และน้ำในชั้นล่างอาจจเป็นในรูปของน้ำไอโอนิกที่เกิดจากโมเลกุลที่แตกตัวเป็นกลุ่มหมอกของไอออนไฮโดรเจนและออกซิเจน และลึกลงไปอีกเป็นน้ำซูเปอร์ไอออนิกที่เกิดจากออกซิเจนตกผลึกแต่ไอออนไฮโดรเจนลอยอย่างอิสระในโครงตาข่าย^[28]

แร่ ธาตุบางชนิดบนดวงจันทร์มีโมเลกุลของน้ำเป็นองค์ประกอบ ตัวอย่างในปี ค.ศ. 2008 เครื่องมือปฏิบัติการที่ดีดตัวและระบุอนุภาคพบอนุภาคจำนวนเล็กน้อยภายในหิน ภูเขาไฟที่ลูกเรือของยานอพอลโล 15 นำมาจากดวงจันทร์เมื่อปี ค.ศ. 1971^[29] นาซารายงานการค้นพบโมเลกุลน้ำครั้งนี้โดยนักทำแผนที่แร่ธาตุวิทยาบนดวง จันทร์ของนาซาบนยานอวกาศขององค์กรงานวิจัยอวกาศสัญชาติอินเดียชื่อ Chandrayaan-1 ในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009^[30]

ดูเพิ่ม

• น้ำในด้านของโมเลกุล
• วารีบำบัด
• วัฏจักรน้ำ
• อุทกภาค