Potencial hídrico: definición, ecuación y medición

Publicado el 10 octubre, 2020

Torres de agua

Las torres de agua vienen en una variedad de formas y tamaños. A veces muestran el nombre de una ciudad o la mascota de un equipo deportivo local. Otras veces las decoraciones son más creativas como la Earffel Tower, una torre de agua con forma de Mickey Mouse en Disneyland Paris. Cualquiera que sea su decoración, todas las torres de agua tienen una cosa en común: se elevan por encima de la ciudad que las rodea. De hecho, su altura es lo que hace que las torres de agua funcionen.

Eche un vistazo a este esquema de una torre de agua. Debido a que la gravedad empuja el agua hacia abajo, puede hacer que fluya agua incluso si está en el cuarto piso del edificio, porque la torre de agua es aún más alta.


Esquema que muestra una torre de agua que entrega agua a un edificio de cuatro pisos.
Torre de agua

Energía potencial

También podemos hablar del agua en una torre de agua en términos de energía potencial. La energía potencial es energía que está ‘escondida’ o almacenada de alguna manera. El agua en la parte superior de la torre de agua tiene algo de energía almacenada debido a su altura sobre el suelo, por lo que el agua siempre fluye hacia abajo si la dejamos. Por lo tanto, decimos que el agua en la torre de agua tiene una energía potencial más alta que el agua más cercana al suelo.

Potencial de agua

También podríamos decir que el agua en la torre de agua tiene un mayor potencial hídrico que el agua más cercana al suelo, porque el potencial hídrico es una medida de la energía potencial del agua . El potencial hídrico se mide en unidades de presión. Así como el aire fluirá de las regiones de alta presión (como el interior de un neumático de bicicleta) a las regiones de baja presión, el agua fluirá de las regiones de alto potencial hídrico a las regiones de bajo potencial hídrico.

Ya hemos hablado del potencial hídrico como resultado de la gravedad, pero el potencial hídrico también puede deberse a otros factores como la presión aplicada y las moléculas disueltas en el agua. Como se muestra en la ecuación, el potencial hídrico total es la suma de los potenciales hídricos debido a cada uno de estos factores. Hablaremos más sobre el potencial hídrico debido a la presión y las moléculas disueltas a continuación.

potencial de agua

El efecto de la presión

Aplicar presión al agua aumenta su potencial hídrico, mientras que disminuir la presión sobre el agua disminuye su potencial hídrico. Piense en lo que sucede cuando bebe agua con una pajita. Cuando chupas la pajita, el agua sube por la pajita y entra en tu boca. Al chupar la pajita, disminuye la presión sobre el agua y, por lo tanto, disminuye su potencial hídrico. Debido a que el agua fluye de las regiones de alto potencial hídrico a las regiones de bajo potencial hídrico, el agua fluye fuera de la taza hacia la boca.

El efecto de las moléculas disueltas

Es fácil comprender cómo la gravedad y la presión afectan el potencial hídrico, pero es un poco más difícil comprender el efecto de disolver algo en agua. Para entender esto mejor, echemos un vistazo al dibujo que muestra un vaso de líquido. En el medio, hay una membrana semipermeable. El agua puede viajar a través de esta membrana, pero los materiales disueltos no.


Un dibujo que muestra el efecto del potencial hídrico debido a moléculas disueltas.
ósmosis

Comenzamos con la misma cantidad de agua en ambos lados de la membrana, como lo ilustra la taza de la izquierda. La concentración, o la cantidad de molécula disuelta en una determinada cantidad de agua, es menor en el lado izquierdo de la membrana que en el derecho. ¿Qué pasará si dejamos reposar el vaso de agua un rato? Resulta que parte del agua del lado izquierdo de la membrana pasará al lado derecho de la membrana para ayudar a nivelar la concentración de las moléculas en los dos lados de la membrana.

En otras palabras, el agua con una alta concentración de moléculas disueltas tiene un potencial hídrico menor que el agua con una menor concentración de moléculas disueltas. Debido a que el agua fluye desde regiones de alto potencial hídrico a regiones de bajo potencial hídrico, el agua fluirá hacia regiones con concentraciones más altas de moléculas disueltas.

Una aplicación interesante de esto es en plantas. Las plantas controlan la cantidad de agua que absorben las raíces del suelo y en qué parte de la planta va esta agua cambiando la cantidad de moléculas disueltas en diferentes partes de la planta.

Medición

Ahora sabemos qué es el potencial hídrico, pero ¿cómo lo medimos? La respuesta no es simple, porque hay muchas formas de medir el potencial hídrico dependiendo de las condiciones del agua. Debido a que el potencial hídrico es tan importante en las plantas, muchas técnicas de medición se han diseñado específicamente para las plantas.

Por ejemplo, digamos que estamos tratando de medir el potencial hídrico en una hoja de una planta. Para ello, podríamos cortar la hoja y colocarla en una cámara de presión como se muestra en el dibujo. La hoja está en el interior de la cámara y el tallo cortado está en el exterior de la cámara. Luego aumentaríamos lentamente la presión dentro de la cámara. Una vez que la presión dentro de la cámara es mayor que el potencial hídrico en la hoja, el agua comenzará a fluir fuera de la hoja y formará una gota en el tallo cortado. Por lo tanto, la presión a la que comienza a formarse una gota es igual al potencial hídrico en la hoja.


Medición del potencial hídrico de una hoja.
Medición del potencial hídrico de una hoja.

Resumen de la lección

El potencial hídrico es una medida de la energía potencial del agua, que puede deberse a varios factores, como la gravedad, la presión y los materiales disueltos. El potencial hídrico total es igual a la suma de los potenciales hídricos debido a cada uno de estos factores. Así como un neumático de bicicleta eventualmente se desinflará debido al flujo de aire desde la región de alta presión dentro del neumático a la región de menor presión fuera del neumático, el agua fluye desde regiones de alto potencial hídrico a regiones de bajo potencial hídrico. Por lo tanto, en ausencia de fuerzas en competencia:

  • La gravedad hace que el agua fluya hacia el suelo.
  • El agua fluirá de regiones de alta presión a regiones de baja presión.
  • El agua fluirá de regiones con una baja concentración de moléculas disueltas a regiones con una mayor concentración de moléculas disueltas.

Al comprender el potencial del agua, podemos comprender muchas cosas, como cómo las torres de agua proporcionan agua a los edificios que las rodean, por qué se puede beber con una pajita y cómo las plantas absorben y hacen circular el agua.

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