Zusammenfassung Hydrologie

Hydrologie - Zusammenfassung

Einführung

Hydrologie
Lehre vom Wasser des festen Landes über, auf und unter der Erdoberfläche hinsichtlich
seiner raum-zeitlichen Verteilung, seiner Zirkulation sowie seinen physikalischen,
chemischen und biologisch verursachten Eigenschaften und Wirkungen.

Raumgliederung der Geosphäre
Dreidimensionaler Raum um die Erdoberfläche aus Litho-, Relief-, Pedo-, Bio-, Hydro- und
Atmosphäre.
- Physiosphäre (nat.wiss. Teil)
 Lithosphäre, Reliefsphäre (Geomorphologie)
 Pedosphäre (Bodengeographie) Landschaftsökologie,
 Biosphäre (Biogeographie) Geosystemforschung
 Hydrosphäre (Hydrogeographie) (Geoökologie)
 Atmosphäre (Klimatologie)
- Anthroposphäre (gesellsch.wiss. Teil)

Eigenschaften des Wassers
Aus welchen Atomen besteht Wasser?
 2 Wasserstoffatomen
 1 Sauerstoffatom
Welche Eigenschaften hat Wasser deshalb?
 L-Schale: äußere Elektronenschale, max. 8 Elektronen
 K-Schale: dem Atom am nähesten liegende Schalenmodell, max. 2 Elektronen
 Vakanzen: Wasseratome können sich mit den Sauerstoffatomen verbinden ->
kovalente Bindung (Winkel: 104,5 Grad)
 Oben bei den Wasserstoffatomen eine positive Ladung
 Unten wo das Sauerstoffatom ist eine negative Ladung
 Bindung zwischen Wasserstoffatomen und den Sauerstoffatomen ist sehr stabil
und kann nur durch einen sehr hohen Energieaufwand möglicherweise zerstört
werden (Hydrolyse)
 Muss wesentlich mehr Energie aufgebracht werden, um Wasser zu erhitzen oder
zu verdampfen
 Hohe Oberflächenspannung (liegt an den Kohäsionskräften) -> Wasserläufer
können auf dem Wasser laufen
 Hohe spezifische Wärme (spezifische Wärmekapazität) -> Wasser dient als
Wärmespeicher -> Fähigkeit eines Stoffes (Wasser) thermische Energie zu
speichern
 Wasser kann als Wassertransporteur dienen -> z.B. Golfstrom, der als eine Art
Heizung für Europa dient
 Wasser hat eine hohe Permittivität (Elektrizitätskonstante) -> hohe elektrische
Leitfähigkeit
 warmes Wasser -> weniger Sauerstoff

, Aggregatszustände von H2O
 Es gibt alle Aggregatszustände unter Normalbedingungen (nur bei H2O)
- Eis (fest)
 Eiskristalle bilden sich
 an jeden H2O Molekül bilden sich 4 Wasserstoffbrückenbindungen (Kraft) aus,
weil es 4 freie Moleküle gibt
 bildet sich eine dreidimensionale, hexagonale Figur (Kristall)
 Folge von der Struktur: Volumen vergrößert sich, Dichte verringert sich
 Eis hat das größte Volumen, aber eine sehr geringe Dichte
- Wasser (flüssig)
 Polyhydronen
 bilden sich Molekülagregate (Klaster)
 Wasserstoffbrückenbindungen (Kraft) -> weniger als bei fest
 Ursache: zwischenmolekulare Kräfte
 Moleküle sind weiter auseinander, deshalb ist die Bindung nicht so stark ->
können sich freier bewegen
- Wasserdampf (gasförmig)
 bilden sich Monohydronen
 jedes Molekül ist für sich selbst
 sehr frei, sehr beweglich
 keine starke Bindung, weil es zu wenig Moleküle an einem Ort sind
 Van-der-Waals-Kräfte

Dichteanomalie
 Wasser ist der wichtigste Vertreter der Dichteanomalie
 Wasser ist wesentlich dichter als Eis
 ca. bei 4 Grad Celsius das Dichtemaximum von Wasser
 je kälter/wärmer es wird, desto kleiner wird die Dichte
 Dichtesprung bei 0 Grad Celsius (Dichte nimmt immer weiter ab) -> deshalb
schwimmt Eis auf dem Wasser
 Dichte ist stark abhängig von dem Salzgehalt
 Salzhaltiges Wasser gefriert daher unterhalb von 0 Grad Celsius
Volumen
 minimales Volumen bei 4 Grad Celsius
 Eis hat ein viel größeres Volumen als Wasser bei 0 Grad Celsius -> Volumen von
Eis nimmt bei 0 Grad Celsius explosiv zu (Volumen des Wassers nimmt, sobald es
zu Eis wird enorm zu)

Seen gefrieren von oben her
 oben die geringste Temperatur
 unten im See haben wir 4 Grad Celsius
 im Sommer immer das warme Wasser oben

Aggregatszustände Wasser Dreieck
 siehe Abbildung
 am meisten Energie wird verbraucht: von fest zu gasförmig (Phasenübergang)
 viel Energie wird verbraucht: wenn das Wasser verdunstet oder schmelzt