Вода в жизни человека

Введение

Воду никто не добывал и не изобретал, но важна она так же, как огонь в первобытные времена или Интернет сейчас… Вода - самое странное и непокорное вещество в мире. И совершенно прав был Антуан де Сент-Экзюпери, говоря: "Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать…тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое". Самое парадоксальное, что она не подчиняется никаким физическим законам, требуя в 10 раз больше энергии, чем при нагревании железа!

Землю по праву называют «голубой планетой». Мировой океан покрывает около 70 % ее поверхности. Регулируя важнейшие процессы на Земле, он поддерживает существование жизни на нашей планете: в океане образуется более половины кислорода, потребляемого живыми существами; взаимодействие океана с атмосферой во многом определяет погоду и климат. А для человека Мировой океан – это еще и транспортные пути, и источник пищи, и кладовая полезных ископаемых.

Вода – неотъемлемая часть существования всего живого и человека в том числе. Вообразите ваш день, в котором полностью отсутствовала бы вода. Разумеется, выжить в таких условиях практически невозможно.

Однако вода – это не только источник для удовлетворения минимальных физиологических потребностей. Она участвует во многих процессах, рассмотрение которых является необычайно интересным.

Поэтому я в своем исследовании решил выяснить, как в современное время используется вода и сопоставить с тем, каково было ее использование в прошлом веке.

Цель: 

изучить использование воды в современное время на основе анализа данных, полученных путем анализа литературы и сопоставить с ее применением в XX веке

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме

2. Выделить различные аспекты использования воды в условиях современности и прошлого века

3. Систематизировать и сопоставить полученные знания.

Предмет исследования: вода

Методы: изучение и анализ литературы, сравнение, анализ, систематизация результатов изучения литературы.

Работа состоит из введения, трех глав и заключения.

Глава 1. Что такое вода

Что же такое вода? С химической точки зрения, вода, или окись водорода, H20, простейшее устойчивое в обычных условиях химическое соединение водорода с кислородом (11,19% водорода и 88,81% кислорода по массе); бесцветная жидкость без запаха и вкуса (в толстых слоях имеет голубоватый цвет), воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории Земли и возникновении жизни, в формировании физической и химической среды, климата и погоды на нашей планете. Без воды невозможно существование живых организмов. Вода — обязательный компонент практически всех технологических процессов — как сельскохозяйственного, так и промышленного производства.

В твердом состоянии вода представляет собой лед, в газообразном – водяной пар.

Вода - очень распространённое вещество на Земле, около ¾ поверхности которой покрыто водой, составляющей океаны, моря, озера, реки и т. п. Также вода в газообразном состоянии находится в атмосфере планеты в виде облаков, туманов и т. п. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса и т. д.). В совокупности водная оболочка Земли называется гидросферой.

Благодаря широкой распространённости воды и её роли в жизни людей, она издавна считалась первоисточником жизни. Представление философов античности о воде как о начале всех вещей нашло отражение в учении Аристотеля (4 в. до н. э.) о четырёх стихиях (огне, воздухе, земле и воде), причём вода считалась носителем холода и влажности. Вплоть до конца 18 в. в науке существовало представление о воде как об индивидуальном химическом элементе. В 1781—1782 английский учёный Г. Кавендиш впервые получил воду, взрывая электрической искрой смесь водорода и кислорода, а в 1783 французский учёный А. Лавуазье, повторив эти опыты, впервые сделал правильный вывод, что вода есть соединение водорода и кислорода. В 1785 Лавуазье совместно с французским учёным Ж. Менье определил количественный состав воды. В 1800 английские учёные У. Николсон и А. Карлейль разложили воду на элементы электрическим током. Таким образом, исследования воды показали сложность её состава и позволили установить для неё формулу H2O.

Исследования позволили существенно продвинуться в изучении структуры молекул воды, а также строения кристаллов льда. В последние десятилетия особое внимание учёных привлекает структура жидкой воды и водных растворов.

Глава 2. Роль воды в жизни человека

Вода – это неотъемлемая часть существования человека и всего живого в целом. Без нее не может обойтись ни один физиологический процесс. Отсутствие воды негативно сказывается на человеке и может привести к его гибели.

Но вода, помимо источника жизни на Земле, также используется в различных сферах, направленных на улучшение человеческой жизни.

В своем исследовании я попытался узнать, как применяется вода в жизни человека и каким образом она способствует усовершенствованию жизни и каким образом модернизация повлияла на появление новых способов ее применения в сравнении с XX веком.

2.1 Вода для жизни

2.1.1 Вода в организме человека

Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она является непременной составной частью всего живого. В растениях содержится до 90% воды, в то время как тело взрослого человека состоит из нее примерно на 60 - 65%. Вникнув в детали можно отметить, что кости содержат 22% воды, мозг 75%, в то время как кровь состоит из нее на целых 92%.

Все помнят произведение Беляева «Человек-амфибия», где герой в конце был вынужден всю жизнь проводить в воде, так как больше не мог без нее обходиться. Разумеется, это произведение фантастическое, и человек не настолько остро нуждается в ней. Но, как говорится, в каждой шутке есть доля правды.

Жить не в воде, но в ее окружении. Парадокс? Вряд ли. Вода, а точнее ее отсутствие, способно убить человека, чьи процессы жизнедеятельности не обойдутся без нее.

Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в своем организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды в количестве менее 2% веса тела (1-1.5л) появляется чувство жажды, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при 10% - галлюцинации, нарушение глотания. Потеря 10-20% воды приводит к тяжелым последствиям. При потере 20-25% воды наступает летальный исход.

Избыточное же потребление воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, вызывает изнуряющее потоотделение, сопровождающееся потерей солей, ослабляет организм.

В зависимости от интенсивности работы, внешних условий (в т.ч. климата), культурных традиций человек суммарно (вместе с пищей) употребляет от 2 до 4 л воды в сутки и столько же воды выделяется из организма. Среднесуточное же потребление составляет около 2 - 2.5 л.

2.1.2.1 Вода в быту

Человек в быту, в ежедневном использовании, не может обойтись без воды. Разумеется, это всем известно.

Невозможно удовлетворить элементарные потребности, не прибегая к ее помощи. Сварить еду, сделать уборку, даже просто помыть руки – для всего это необходима вода.

Вода – это средство санитарии и гигиены, участник химических реакций, протекающих при приготовлении пищи, теплоноситель, "транспортное средство", удаляющее продукты жизнедеятельности человека в канализацию. Вода моет всех людей, машины, дороги. Норма водопотребления на одного человека существенно разная по отдельным городам. Вспомним о приблизительно 6 миллиардах человек, населяющих планету Земля и нам станет ясно, почему время от времени возникают разговоры о все возрастающих проблемах с питьевой водой даже в регионах планеты, где очень много воды.

Приведем примерный расход воды на человека, происходящий в квартирах или частных домах:

Как видно, жители частного сектора используют меньшее количество воды, что связано с тем, что они не имеют прямого доступа к водным ресурсам, т.е. не имеют водоснабжения в доме.

2.1.2.2 Вода в г. Юрга

Централизованное водоснабжение г. Юрги организовано из открытого источника водоснабжения (р. Томь) и артезианских скважин. Водоснабжение 80 % жилого фонда города осуществляется из реки Томь, через водозаборные сооружения ООО «Юргинский машзавод» и ООО «Юргаводтранс». 16 водопроводов из подземных источников обеспечивают водой пристанционную часть города. Децентрализованное водоснабжение г. Юрги организовано от десяти артезианских скважин без разводящей сети.

Город Юрга не имеет благоприятных в санитарно-гигиеническом отношении источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Поверхностный источник питьевого водоснабжения – р. Томь неблагоприятна по всем санитарно-гигиеническим показателям качества воды: органолептическим, общесанитарным, санитарно-токсикологическим и микробиологическим.

По данным, предоставленным отделом водных ресурсов по Кемеровской области Верхне-Обского бассейнового водного управления, согласно государственной статистической отчетности по форме № 2-ТП (водхоз), за 2009 год водопотребление составило 23,84 млн куб. метров, объем сброса – 19,14 млн куб. метров. Основные показатели водопотребления и водоотведения представлены в таблице:

2.2 Вода в промышленности

Одним из основных потребителей воды является промышленность, которая использует в настоящее время более 53 % общего объема потребления, т.е. около 4780  км3/год. Для выплавки 1 т. стали требуется 200-250 м3 воды, 1 т. целлюлозы - 1300 м3. Велики резервы экономии воды в промышленности за счет внедрения прогрессивных технологических процессов. Например, на старых нефтехимических заводах для переработки 1т. нефти расходуется 18-22 м3 воды, в то время как на современных заводах с оборотным водоснабжением и системами воздушного охлаждения - около 0,12 м3/год.

Наибольшее количество воды используется для охлаждения агрегатов в теплоэнергетике, металлургии, машиностроении, химической промышленности и лишь около 15 % — непосредственно в технологии — приготовлении продукции (выпечка хлеба, производство сахара и т. д.).

В настоящее время положение усугубляется тем, что после приватизации основного числа предприятий, в том числе и экологически грязных предприятий, новым хозяевам не хватает денег для постройки или модернизации очистных сооружений.

В структуре водоотведения 35% приходится на все отрасли промышленности, кроме теплоэнергетики, 33% - на теплоэнергетику, 18% составляют сбросы стоков с мелиорированных полей и 14%- сбросы коммунально-бытового хозяйства городов и сельских населенных пунктов.

Одним из главных потребителей воды является орошаемое земледелие - 190 км3/год. Чтобы вырастить 1 т. хлопка, требуется 4-5 тыс.м3 пресной воды, 1 т. риса - 8 тыс.м3 . При орошении большая часть воды расходуется безвозвратно. Водопотребление на орошение зависит от трех факторов: площадей полива, состава культур и техники полива.

2.2.1 Водяные мельницы

Одним из наиболее ярких примеров использования воды можно считать водяные мельницы, которые возникли еще в Римской империи во II веке до н.э.

Широкое распространение получили в Средневековье, особенно при монастырях. Бенедикт Нурсийский предписывал каждому монастырю обзавестись водяной мельницей.

Мельница в античную эпоху имела три основные составные части, соединенные между собой в единое устройство:

1) двигательный механизм в виде вертикального колеса с лопатками, вращаемого водой;

2) передаточный механизм или трансмиссию в виде второго вертикального зубчатого колеса; второе зубчатое колесо вращало третье горизонтальное зубчатое колесо - шестерню;

3) исполнительный механизм в виде жерновов, верхнего и нижнего, причем верхний жернов был насажен на вертикальный вал шестерни, при помощи которого и приводилось в движение.

Зерно сыпалось из воронкообразного ковша над верхним жерновом. Создание водяной мельницы считается важной вехой в истории техники. Она стала первой машиной, получившей применение в производстве, своего рода вершиной, которую достигла античная механика, и исходной точкой для технических поисков механики Возрождения. Ее изобретение было первым робким шагом на пути к машинному производству.

Водяные мельницы применялись:

•        Для помола и просеивания зерна.

•        В сукновальном деле (с 1223, Германия).

•        Для изготовления бумаги (с 1238, Испания).

•        Для ковки железа (c 1197, Швеция)

•        Для резки брёвен (гидравлическая пила — не позже 1240)

•        Для обработки конопли.

•        Для дубления кожи.

•        Для заточки инструментов.

•        В пивоварении.

•        Водяное колесо, вращающее генератор электрического тока, получила название гидроэлектростанции.

В русских летописях водяные мельницы упоминаются с XIII в. Водяные мельницы в то время строились исключительно для переработки продуктов сельского хозяйства, для приводов мукомольных поставов, крупорушек, сукновален. Пруды, образованные водоподъемными плотинами, использовались для разведения рыбы и водоснабжения. Широкое распространение для ловли рыбы на Руси получили «язы» — плетневые перегородки, устраиваемые поперек реки с отверстиями для вершей.

В современное время водяные мельницы практически не используются, однако, принцип водяного колеса, присутствующий в мельнице, используется и по сей день.

2.2.2 Водяное колесо

Водяное колесо используется для преобразования энергии падающей воды (гидроэнергии) в энергию вращательного движения с тем, чтобы на оси колеса можно было совершать работу. При подъёме воды на некоторый уровень в ней запасается соответствующая этому уровню потенциальная энергия, поэтому падающая вода может совершать работу. Обратное преобразование применяется в гребных колёсах, используемых в качестве движителя на судах.

Различают три основных вида водяного колеса для преобразования гидроэнергии в энергию вращательного движения:

1.        подливное (нижнебойное) водяное колесо (нория), КПД до 35 %;

2.        наливное (верхнебойное), КПД до 85 %;

3.        среднебойное, КПД до 75 %;

Применяется:

•        Для помола и просеивания зерна (водяная мельница).

•        В ирригации — нории

•        В сукновальном деле (с 1223, Германия).

•        Для изготовления бумаги (с 1238, Испания).

•        Для ковки железа (c 1197, Швеция)

•        Для распиловки брёвен (не позже 1240)

•        Для мятья и трепанья льна.

•        Для привода генератора электрического тока (гидроэлектростанция).

•        Для обратного превращения энергии в движение, например — Водоход Ивана Кулибина, гребные колёса на судах.

То есть, принцип данного колеса был известен уже давно. Некоторые способы применения уже не используются, в то время как другие продолжают функционировать в различных технических средствах.

2.3 Водное искусство

Вода может не только удовлетворять потребности, т.е. нужду в чем-либо необходимом, также с ее помощью люди могут творить настоящие чудеса.

2.3.1 Фонтаны

Наверное, самым первым искусством из воды явились фонтаны.

Древние надгробия с изображениями фонтанов свидетельствуют о том, что первые фонтаны появились в Месопотамии и Древнем Египте, и главное их назначение было осуществление полива для растений и культур. Располагались фонтаны у египтян рядом с домом посреди пруда во фруктовых садах. Месопотамия и Персия сооружали фонтаны рядом со славившимися своими сказочными восточными садами. И именно на востоке фонтаны были особо популярные, а по персидским канонам восточный сад отражал четыре важных сущности: воду, растения, цветы, музыку. Эти рисунки мы наблюдаем на старинных персидских коврах.

Сейчас фонтаны, разумеется, отличаются большим разнообразием, чем это было тысячи лет, но единый принцип сохранился: фонтан – это явление, заключающееся в истечении воды, под действием оказываемого на неё давления, вверх или в сторону.

И неважно, маленький ли это садовый фонтан, или современный поющий.

Японцы и китайцы придавали фонтанам свое особое значение, поскольку считали, что фонтаны могут вызывать у людей определенное состояние души и настроение. Это относится и к знаменитому японскому саду Киото, в строительстве которого участвовали монахи храма Будды. Каждая составляющая сада Киото не только несет особую значимость, но и вызывает у каждого посетителя свое настроение.

Европейцы переняли стиль персидских садов и фонтанов, которые и стали появляться в средние века в основе архитектурно-ландшафтного дизайна при монастырях. И также как и у персов, сад был поделен на четыре части: для трав, цветов, фруктовых деревьев, овощных культур, а в середине сада располагался либо фонтан, либо колодец, специальное место, где послушники монастыря могли уединиться для молитвы и размышлений.

Эпоха Возрождения принесла в Европу римский стиль и фонтаны стали главным ярким акцентом в архитектурном ансамбле. Расцвет парковой ландшафтной архитектуры наступил в 17 веке во Франции и венцом этих творений стал Версаль, считающийся во всем мире основой и королем дворцово-паркового дизайна. Конец 17 века ознаменовался романтизмом и в ландшафтном дизайне появился «английский стиль» – простота и природная естественность.

Водяной фонтан является источником отрицательных ионов, которые, по мнению гигиенистов, благотворно действующих на организм человека.

Утилитарную функцию имеют питьевые фонтанчики, позволяющие обеспечить повышенную гигиеническую безопасность при утолении жажды массовым потребителем.

В последние годы по всему миру приобрел широкое распространение тип фонтанов «Плавающий шар», в котором используется известное природное свойство несжимаемости воды.

2.3.2 Фотографии

В последнее время приобрел известность новый вид искусства – фотография водяных капель. Несомненно, это является неким ноу-хау нашего времени. Разумеется, ранее невозможно было создавать подобные шедевры, хотя бы потому, что оборудование появилось сравнительно недавно.

Одним из выдающихся фотографов является Корри Белый (Corrie White).

Фотограф часами проводит время за съемкой цветных капель воды, которые пускает из пипетки, установленной на 12 дюймов выше.

Корри, использует молоко, потому оно падает медленнее, чем вода и оставляет ему больше времени, чтобы получить снимок совершенного момента. Молоко и воду он тонирует с пищевыми красителями, чтобы создать впечатляющий эффект.

Используя макрообъектив, он разработал способ захвата потрясающих снимков без использования любых фотографических обманов.

Разумеется, вряд ли можно найти практическое значение этого вида использования воды. Но, тем не менее, данный способ применения имеет право на существование, как один из самых гениальных вариантов использования воды.

2.3.3 Ледяные скульптуры

Ледяные скульптуры – это художественно выполненные композиции изо льда (как правило, небольших размеров), предназначенные для выставки как снаружи, так и внутри помещений.

Для изготовления ледяной скульптуры используется как природный, так и искусственно созданный лёд. Блоки природного льда выпиливаются с помощью ручной или бензопилы (что намного удобней) из ледяного покрова различных водоёмов. При этом следует проявлять осторожность - окружающий лёд может не выдержать выпиленную глыбу и проломиться.

В природных водоёмах необходимой толщины лёд можно найти, как правило, к концу декабря — началу января. Искусственный материал для ледяной скульптуры можно получить уже к началу зимнего сезона. Для приготовления искусственного льда зимой подойдёт любая форма из пластика, нержавеющей стали или деревянная опалубка с расстеленной внутри для гидроизоляции полиэтиленовой плёнкой. С помощью красителей добавленных в воду можно получить лёд различных цветовых оттенков. В лёд для художественного оформления могут быль вморожены различные предметы. Также для цветового оформления используют различные виды подсветки.

Для художественной резки по льду используются различные инструменты: пилы, стамески, резцы, аналогичные тем, которыми работают по дереву. На создание композиции или скульптуры в зависимости от размеров уходит как правило от 3-4 ч. до нескольких дней.

В ряде городов северного полушария таких как Фэрбенкс, Харбин, Любеке зимой проводят фестивали ледяных скульптур. На которых создают изо льда десятки а то и сотни статуй и композиций.

Ледяные скульптуры иногда используют при художественном оформлении помещений во время проведения свадеб, дней рождения или корпоративной вечеринки.

Ледяные композиции при отрицательных температурах способны сохраняться практически вечно, а достаточно большие ледовые скульптуры (высотой около 100 см) как правило, спокойно выдерживают 1 месяц зимой на открытом воздухе, а при должном уходе способны простоять на улице 2-3 месяца.

Скульптура высотой от 50 см и выше при комнатной температуре не теряет своей красоты и формы от 8 до 24 часов.

Видна практическая значимость данного вида использования воды – изо льда выстраивают целые дома. Разумеется, в них нельзя жить, однако, в качестве небольшого зимнего кафе такое строение весьма привлекательно.

3. Обобщение и сравнение

Итак, в своей работе я на теоретическом уровне описал восемь способов применения воды. Конечно же, это не все, для чего может пригодиться вода, но это одни из основных способов.

Вода была известна испокон веков, со временем появлялись лишь новые способы ее применения. Я привожу систематическую таблицу, в которую включаю обозначенные способы применения воды и время возникновения этих способов.

Заключение

Вода играет чрезвычайно важную роль в жизни человека, животного и растительного мира, и природы в целом. Дееспособность всех живых клеток связана с присутствием воды. Рассматривая значение воды для человека, мы находим, что его организм – это совокупность водных растворов, коллоидов, суспензий и других сложных по составу водных систем.

Вода доставляет в клетки организма питательные вещества (витамины, минеральные соли) и уносит отходы жизнедеятельности (шлаки). Кроме того, вода участвует в процессе терморегуляции (потоотделение) и в процессе дыхания (человек может дышать абсолютно сухим воздухом, но не долго)

Регулярное потребление воды улучшает мышление и координационные действия мозга. Головной мозг и весь организм будут достаточно заряжены нужными веществами, если вода, которую мы пьем, будет высокого качества, то есть, будет богата минеральными веществами. Здоровый человек не должен ограничивать себя в питье, но гораздо полезнее пить часто и понемногу. Вредно выпивать сразу много жидкости, так как вся жидкость всасывается в кровь, и, пока ее излишек не будет выведен из организма почками, сердце получает излишнюю нагрузку.

В процессе жизни человека вода стала играть не только роль удовлетворения потребностей людей, она также способствовала развитию культуры путем открытия новых видов искусства посредством использования воды.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что роль воды для человека огромна. Сегодня каждый человек может создать для себя условия сохранения бесценного водного баланса путем правильной организации питьевого режима.