بحث جامعي عن الماء

يقدم لكم موقع إقرأ في هذا المقال بحث جامعي عن الماء ، و تعريف الماء ، و حالات الماء ، و مصادر الماء ، و أبرز خصائص الماء ، و دورة حياة الماء ، و أهمية الماء في حياة الإنسان ، يُعدّ الماء مادةً عديمة اللون والرائحة تتكوّن من ذرة أكسجين واحدة وذرتين من الهيدروجين تربطها روابط تساهمية قوية ببعضها البعض، وتتأثّر حالة الماء باختلاف درجة الحرارة؛ لذلك يتواجد الماء في الطبيعة بثلاث بحالات وتشمل: الحالة السائلة كما في المحيطات والأنهار والجداول، والحالة الصلبة كالجليد في القطبين الشمالي والجنوبي، بالإضافة إلى الحالة الغازية على هيئة بخار في الغلاف الجويّ، كما يتواجد الماء في باطن الأرض وداخل النباتات والحيوانات، حيث تعتمد عليه جميع الكائنات الحيّة في بقائها على قيد الحياة. فيما يلي بحث جامعي عن الماء.

بحث جامعي عن الماء

بحث جامعي عن الماء

يعد الماء أساس الحياة، وهو يغطي من الكرة الأرضية نسبة 71%، لذلك منذ القدم نشأت الحضارات القديمة حول الماء المسطحات المائية المتنوعة، وقامت ببناء مدنها وقراها والاستقرار حولها، ويتواجد الماء على الأرض في المحيطات، والبحار، والبحيرات، والأنهار، الآبار الجوفية، والبرك، وبخار الماء، والأمطار، والجليد في المناطق القطبية.

تعريف الماء

يُعرّف الماء بأنّه مادة كيميائيّة تتكوّن من عنصريّ الهيدروجين والأكسجين، ويتواجد الماء في الطبيعة بالحالة السائلة، أو الصلبة، أو الغازيّة، وتكون حالته الطبيعيّة سائلةً عند درجة حرارة الغرفة دون طعم أو رائحة، ويُعدّ الماء من أكثر المركبات الكيميائيّة وفرةً في الطبيعة، كما يُعتبر أهم مادة في حياة الكائنات الحيّة، حيث إنّه مذيب فعّال للعديد من المواد الكيميائية في العمليات الضروريّة لحياة الكائن الحيّ؛ مثل العمليات البيولوجية التي تعتمد على المحاليل المائية؛ كالدم والعُصارات الهضميّة.

يتكون جزيء الماء من ذرتيّ هيدروجين صغيرتين موجبتيّ الشحنة وذرة أكسجين كبيرة سالبة الشحنة، أيّ أنّه جزيء غير متماثل الشحنة إذ يكون أحد طرفيه موجب الشحنة والآخر سالب، ويُسمّى هذا الفرق في الشحنة والذي يُحدّد كيفية تفاعل الماء مع المُركّبات الأخرى بالقطبيّة (بالإنجليزية: Polarity)، ويجدر بالذكر أنّ الماء لا يتواجد بصورته النقيّة المعروفة بالصيغة (H₂O) تحت الظروف الطبيعيّة، وقد يبدو الماء عديم اللون عند تواجده بكميّات صغيرة، إلّا أنّ لونه الحقيقي هو الأزرق الناتج عن امتصاصه للضوء بشكل بسيط عند الأطوال الموجيّة الحمراء.

حالات الماء

يتميّز الماء بوجوده في حالات المادة الثلاثة في الظروف الطبيعية كما يأتي:

الحالة الصلبة (الجليد): يتحوّل الماء إلى الحالة الصلبة عندما يتعرّض لدرجة حرارة أقل من صفر درجة مئوية، حيث تتراكم جزيئات الجليد بطريقة تمنعه من تغيير شكله، حيث تتصل جزيئاته مع بعضها بواسطة روابط هيدروجينية مُشكّلةً شبكةً بلورية، وتحتوي بلورات الماء على تجاويف تجعل الجليد أقل كثافةً من الماء في حالته السائلة فيطفو الجليد فوق الماء السائل.
الحالة السائلة: عندما يكون الماء في حالته السائلة تكون قوى الجذب بين جزيئاته أضعف ممّا هي عليه في حالته الصلبة، فيُمكّنها ذلك من الحركة والانزلاق، وعليه يتشكّل الماء حسب الوعاء الذي يوضع فيه، كما تكون كثافته أعلى منها في حالته الصلبة؛ لأنّ الجزيئات في حالة الجليد تكون أكثر تباعداً.
الحالة الغازيّة (بخار الماء): يتحوّل الماء إلى الحالة الغازيّة عند وصوله لنقطة الغليان، أيّ 100 درجة مئويّة، فتنفصل جزيئات الماء عن بعضها البعض وتزداد سرعة حركتها، والجدير بالذكر أنّ بخار الماء غاز غير مرئي بالعين المجرّدة، ويُمكن رؤيته فقط عبر أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء، وعليه لا يُعدّ ما ينبعث من تسخين الماء بخار ماء، بل هي قطرات ماء صغيرة جداً مُعلّقة في الهواء.

مصادر الماء

هناك 3 مصادر رئيسية للماء وهي كالآتي:

المياه السطحيّة: تشمل المياه السطحية الأنهار، والجداول، والبرك، والبحيرات، وغيرها، وتعتمدُ بشكل أساسيّ على معدّلات هطول الأمطار التي تختلف باختلاف السنوات والمواسم ما بين جافّةٍ ورطبة، وتُحلّ تلك المشكلة بعدّة طرق أهمّها بناء السدود لتخزين الماء فيها.
المياه الجوفيّة: توجد المياه الجوفيّة في طبقة تحت سطح الأرض تتكوّن من الصخور النفاذية المشبعة بالماء، ويختلف منسوب الماء في خزان المياه الجوفية باختلاف المواسم والسنوات لاختلاف كمية الماء الداخلة والخارجة، ويتم تعويض نقصه بالتسرُّب المباشر لماء الأمطار والجداول إلى منسوب المياه الجوفية، أمّا عمق الماء الجوفي فيختلف وفقاً لموقعه، حيث يقل في المناطق الرطبة وبالقرب من المسطحات المائية فيتواجد بالقرب من سطح الأرض، بينما يزداد في المناطق الجافة حيث يصل إلى مئات الأمتار، والجدير بالذكر أنّ الماء يرجع إلى سطح الأرض عبر الينابيع الطبيعية أو حفر الآبار.
مياه الأمطار: تُعدّ مياه الأمطار مصدراً مهمّاً للماء على الرغم من عدم استغلالها بشكل كبير، حيث يتمّ جمعها من الأسطح وتخزينها للاستفادة منها في أغراض متعددة عند الحاجة.

أبرز خصائص الماء

فيما يأتي أبرز الخصائص التي تُميّز الماء عن غيره من المركبات الكيميائية:

قطبيّة الماء: تعدّ جزيئات الماء قطبيّة؛ حيث تتكوّن من شحنتين الأولى شحنة موجبة على الهيدروجين، والأخرى شحنة سالبة على الأكسجين، كما تكون بنيتها الجزيئية مثنيّة؛ وذلك لأنّ الأكسجين أكثر كهروسلبيةً من الهيدروجين لذا فإنّه يجذب الإلكترونات باتجاهه أكثر منها.
القدرة على الإذابة: يتميّز الماء بقدرته على إذابة العديد من المواد القطبيّة والأيونيّة، ممّا يُمكّنه من حمل العناصر الغذائية المُهمّة للكائنات الحيّة أثناء تحرّكه عبر دورة الماء.
السعة الحرارية المرتفعة: تُساهم السعة الحرارية المُرتفعة للماء في تنظيم درجة الحرارة في البيئة؛ وذلك بسبب حاجة الماء إلى كمية كبيرة من الطاقة لكي ترتفع درجة حرارته، ومثال ذلك ثبات درجة حرارة بركة الماء نسبيّاً طوال اليوم دون التأثّر بتغيّر درجة الحرارة في الغلاف الجويّ.
درجة التبخّر المرتفعة: تُساهم درجة تبخّر الماء المرتفعة في خفض درجة حرارة جسم الإنسان والحيوان أثناء التعرّق؛ وذلك لأنّ العرق يتكوّن من الماء الذي لا يتحوّل إلى بخار إلّا عند وصوله إلى درجة حرارة التبخّر، وبالتالي يمتصّ الماء حرارة الجسم الزائدة أثناء تحوّله إلى عرق ثمّ يتبخّر في الغلاف الجوّي، وتُسمّى هذه العملية بالتبريد التبخيري.
التلاصق والتماسك: يتميّز الماء بقوى التماسك الشديدة بين جزيئاته الناتجة عن تكوين الروابط الهيدروجينيّة مع بعضها البعض؛ حيث تُعدّ هذه القِوى مسؤولةً عن ظاهرة التوتّر السطحي (بالإنجليزية: Surface Tension) التي تُعبّر عن مرونة الطبقة السطحية للسائل ومقاومتها للتمزّق والاختراق عند تعرّضها للضغط، كما يتميّز الماء بخاصيّة الالتصاق التي تسمح له بالالتصاق بموادٍ أخرى، وتكمُن أهمية هذه الخصائص بإمكانية نقل الماء لبعض العناصر أثناء حركته؛ مثل نقله للعناصر الغذائية إلى أعلى الأشجار على الرغم من وجود الجاذبية الأرضية.
شذوذ كثافة الماء: يُعدّ الجليد أقل كثافةً من الماء بحالته السائلة ممّا يُمكّنه من الطفو على سطح الماء؛ فعندما يتجمّد الماء تُشكّل جزيئاته بُنيةً بلّوريةً تفصل الجزيئات عن بعضها البعض أكثر ممّا كانت عليه في الحالة السائلة للماء، وتجدر الإشارة إلى أنّ هذه الخاصية تحدّ من تجمّد البرك والبحيرات والمحيطات، وتوفّر البيئة اللازمة لاستمرار الحياة تحت السطح الجليدي للماء.

دورة حياة الماء

يمر الماء في مراحل متعدد، حيث هذه الدورة تصف حركة الماء على سطح الأرض وما فوقها وما داخلها، وهي:

مرحلة الاستطارة، إذ يتبخر الماء بفعل درجة حرارة الشمس، ومن ثم يصعد إلى الهواء.
المرحلة الثانية، هي سقوط الماء على الأرض على شكل أمطار.
المرحلة الأخيرة، هي جريان الماء على سطح الأرض بفعل احتكاكه مع مختلف معادن وعناصر الأرض.

قد يهمك:

أهمية الماء في حياة الإنسان

يُعدّ الماء مهمّاً جداً في حياة الإنسان وضرورياً لبقائه على قيد الحياة، حيث يتمّ استخدامه في العديد من المجالات المختلفة؛ كإنتاج الغذاء، والتنظيف، والنقل، وتوليد الطاقة، والترفيه، وغيرها، بالإضافة إلى أهميته في التنمية المستدامة، والتنمية الاجتماعية، والاقتصادية.

الأهمية الصحية

لا يُمكن أن يكتمل أيّ نظام غذائي صحيّ متوازن دون الماء، حيثُ يُشكّل الماء حوالي 50-80% من جسم الإنسان، وعليه لا تكتمل أيّة عملية كيميائية تحدث فيه دون وجود الماء، وتختلف نسبة الماء في الجسم باختلاف الجنس، وتنخفض بالتزامن مع التقدّم في العمر واختلاف الظروف المحيطة، حيث يفقد جسم الانسان البالغ حوالي 2.5-3 لترات من الماء يومياً، بينما يفقد كبار السن حوالي 2 لتر من الماء يومياً، أمّا المسافر في الجو فيفقد حوالي 1.5 لتر من الماء في رحلة مدّتها 3 ساعات فقط، ويعود الحفاظ على نسبة الماء في الجسم بالعديد من الفوائد أهمّها ما يأتي:

تنظيم درجة حرارة جسم الإنسان عن طريق التعرّق.
تسهيل عملية هضم الطعام، وامتصاص العناصر الغذائية، بالإضافة إلى الحدّ من الإمساك.
التخلّص من الفضلات الناتجة عن عملية التمثيل الغذائي، ومعالجة البروتين الغذائي كاليوريا، بالإضافة إلى التخلّص من الكهارل الزائدة كالصوديوم والبوتاسيوم.
تحسين الدورة الدموية عن طريق المحافظة على نسبة السيولة المناسبة في الدم.
التخلّص من البكتيريا في المثانة ممّا يحدّ من خطر التهابها.
ترطيب الأغشية المخاطية؛ كأغشية الفم والرئتين.
تليين المفاصل وتسهيل حركتها.
المحافظة على صحة خلايا الجسم عن طريق توصيل الأكسجين والمواد الغذائية إليها.
المحافظة على رطوبة البشرة.
امتصاص الصدمات داخل العين، والحبل الشوكي، والكيس الأمنيوسي المحيط بالجنين أثناء فترة الحمل.

تُؤدّي قلة شرب الماء إلى التعرّض للجفاف، والشعور بالإرهاق، وقلّة التركيز، والتسبّب في العديد من الأمراض؛ كحصوات الكلى، وبعض أنواع السرطانات، ومشكلات في صمّامات القلب؛ لذلك يحتاج الإنسان إلى تعويض الماء الذي يفقده خلال اليوم، ومعرفة العوامل والظروف المحيطة التي تزيد من حاجته للماء وأهمّها ما يأتي:

مُمارسه الرياضة: تزداد حاجة الجسم إلى شرب المزيد من الماء عند ممارسة الرياضة أو أيّ نشاط يُؤدّي للتعرّق، وذلك لتعويض ما فقده الجسم من السوائل، وعليه يجب شرب الماء قبل التمرين وأثناءه وبعده.
حالة الطقس: تزداد حاجة الجسم لشرب الماء بزيادة درجة حرارة الطقس ورطوبته نتيجةً لزيادة التعرّق فيحتاج الجسم لتعويض السوائل التي فقدها.
صحة الجسم: تزداد حاجة الإنسان إلى الماء إذا كان يُعاني من بعض الأمراض؛ كالحُمَّى، والإسهال، والقيء، والتهابات المثانة، وحصى المسالك البولية، والسُكّري، وأمراض القلب، وغيرها، أو في حالة الحمل والرضاعة الطبيعية.
السفر: تختلف كمية فقد الجسم للماء أثناء السفر، نتيجةً لعدم توافر ماء الشرب في كلّ وقت، أو زيادة التعرّق على إثر اختلاف المناخ، وبالتالي يجب على المُسافر تذكّر شرب الماء والإكثار من السوائل لتعويض الفاقد منها.

الأهمية الاقتصادية

تعتمد إنتاجية القطاعات الاقتصادية بكافّة أنواعها على توافر مصادر الماء، وتمديداته، وخدمات الصرف الصحي، حيث يُعدّ الحصول على الماء ضمن معايير معيّنة ضرورياً للمحافظة على صحّة الأيدي العاملة القادرة على زيادة إنتاجية تلك القطاعات، سواء كان بتوفيره لهم من أجل العمليات الصناعية، أو الزراعية، أو في المنازل كمياه للشرب، أو لريّ المزروعات، أو للحصول على الخدمات الأساسية، ومن الجدير بالذكر أنّ الماء يُستخدم في توليد الطاقة الكهربائية وفي الخدمات الترفيهية.

يعتمد النمو الاقتصادي ونشاطه بشكل مباشر أو غير مباشر على منتجات القطاعات الاقتصادية التي تعتمد بدورها على الماء بشكل أساسي؛ كالزراعة، والتصنيع، والتعدين، وتوليد الطاقة الكهربائية، وتمديدات الماء، وغيرها، فيؤدّي ذلك إلى ازدياد التنافس بين القطاعات الاقتصادية على مصادر الماء لسدّ حاجاتها، وعليه يتأثّر قطاع العمل، حيث تعتمد حوالي 78% من الوظائف حول العالم على الماء، وتصل نسبة الوظائف في القطاعات التي تعتمد بشكل أساسي على الماء حوالي 42% منها أيّ حوالي 1.3 مليار وظيفة في جميع أنحاء العالم، بينما توفّر القطاعات الذي يُعدّ اعتمادها على الماء معتدلاً حوالي 1.2 مليار وظيفة؛ كقطاعات البناء، والنقل، والترفيه.