13. 11. 2019

Zajímavosti o vodě – proč může voda téct vzhůru

Každá kapalná látka je charakterizována hodnotou povrchového napětí. Tato hodnota ukazuje, jak stabilní je fázové rozhraní mezi danou kapalinou a vzduchem a jak velkou tendenci ke tvorbě kapek daná kapalina má.

Pro vodu je hodnota této konstanty při 20 °C je ve srovnání s jinými kapalnými látkami poměrně vysoká, činí 71,96 . 10-3 N.m-1 a v této velikosti se rovněž projevují příspěvky vodíkových můstků vzájemně poutajících molekuly vody k sobě. Díky existenci povrchového napětí má každá kapalina schopnost zaujímat tvar kapek, čili koulí jakožto útvarů s maximálním objemem při minimálním povrchu. Povrchového napětí vody využívá vodoměrka, která se volně, klouzavě pohybuje po hladině vody.

Hladina vody se chová v důsledku povrchového napětí jako pružná blána, jež se pod nohama hmyzu dokonce viditelně prohýbá, zakřivuje. Pokud nedojde k mechanickému průniku povrchovou vrstvou vody, čili k proražení této vrstvy vody, je vodoměrka ušetřena plaveckých výkonů. Podobně jako vodoměrku je možno na neporušenou hladinu vody umístit i lehkou, například hliníkovou, minci. Za podmínky, že nedojde k porušení povrchové vrstvy, bude mince na hladině plavat, třebaže hustota hliníku je vyšší nežli hustota vody.

V důsledku povrchového napětí dochází k velmi důležitému jevu zakřivování hladiny kapaliny u stěn nádoby, v níž se kapalina nachází, a jevu kapilární elevace. Hladina vody např. u stěny sklenice nezůstává vodorovná, nýbrž se zakřivuje směrem vzhůru po stěně sklenice, dochází ke smáčení stěny. Velikost zakřivení povrchu, tedy rozsah smáčení stěny, je podmíněn materiálem, jež tvoří povrch stěny nádoby. Čím blíže jsou stěny omezující hladinu k sobě, tím snadněji efekt pozorujeme. Běžnou mezní situací je stav, kdy se voda nachází ve velmi tenké trubici, tzv. kapiláře. V kapiláře dochází v důsledku povrchového napětí kapaliny k jevu kapilární elevace. Voda v kapiláře samovolně vystoupá proti působení gravitačního pole do výšky nepřímo úměrné poloměru kapiláry. Zcela paradoxně v tenké kapiláře může voda sama od sebe téci vzhůru. Projev kapilární elevace je v případě vody zvláště veliký, v důsledku vysoké hodnoty povrchového napětí.

Efektu kapilární elevace využívají rostliny při čerpání půdního roztoku z kořenů do listů, proti směru gravitační síly.  Anatomickými úpravami vodivého pletiva, ve kterém jsou hlavní vodivé cévy obklopeny obklopeny dalšími mikrokapilárami, rostliny dosáhly schopnosti nasávat roztok s obsahem živin do výšek desítek metrů. Povrch cév vodivého pletiva je vystavěn z celulosy, což je organická látka povahy polysacharidu, nesoucí polární hydrofilní skupiny -OH. Na základě chemické podobnosti se mezi skupinami -OH celulosy a molekulami vody vytváří vodíkové vazby, povrch celulosy k sobě váže a je vodou dokonale smáčen. Tímto způsobem je nasávání vody cévami dále usnadněno.

Pokud kořeny rostlin dosahují k hladině spodní vody v půdě, je transport vody s živinami zajištěn. Ani sebedokonalejší vodivé pletivo rostlině však nepomůže, pokud kořeny ke zdroji vody nedosahují. V půdě ovšem nacházíme systém transportu vody proti směru gravitačního pole, který umožňuje překonat tento výškový rozdíl a zajišťuje transport vody při nízkých stavech spodní vody vzhůru půdním profilem ke kořenům rostlin. Tento transportní systém je založen na tenkých prostorech mikroskopických rozměrů mezi zrny půdy. Půdní póry nebo půdní kapiláry fungují na stejném principu jako vodivé pletivo rostliny. Voda jimi může vzlínat dle typu půdy do výšky max. 2-3 m. I v době sucha, kdy hladina spodní vody klesá mimo oblast půdního profilu, do které zasahují kořeny, mají kořeny rostlin šanci na zdroj vody dosáhnout.

Zdroj: publikace Voda a krajina (Václav Cílek a kol.), ilustrační foto archiv Naše voda

 

9.12.2017 10.51, Rubrika: Co bychom měli vědět o vodě, Nápoje a voda v potravinách, Čistota vody a rekreace, Prevence povodní, voda v krajině

Aktuality

Lesní video

více >

Fotoblog

více >

ETIOPIE - VODA PRO AFRIKUETIOPIE - VODA PRO AFRIKU
NADAČNÍ FOND VEOLIA

Videoblog

více >

Kalendář Akcí

<< Listopad 2019 >>
PÚSČPSN
28 29 30 31 1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 1