Komposisi Bumi. Udara
Udara ialah campuran mekanikal pelbagai gas yang membentuk atmosfera Bumi. Udara diperlukan untuk pernafasan organisma hidup dan digunakan secara meluas dalam industri.
Fakta bahawa udara adalah campuran, dan bukan bahan homogen, telah dibuktikan semasa eksperimen saintis Scotland Joseph Black. Semasa salah satu daripadanya, saintis mendapati bahawa apabila magnesia putih (magnesium karbonat) dipanaskan, "udara terikat" dibebaskan, iaitu karbon dioksida, dan magnesia terbakar (magnesium oksida) terbentuk. Apabila membakar batu kapur, sebaliknya, "udara terikat" dikeluarkan. Berdasarkan eksperimen ini, saintis membuat kesimpulan bahawa perbezaan antara karbon dioksida dan alkali kaustik adalah bahawa bekas mengandungi karbon dioksida, yang merupakan salah satu juzuk udara. Hari ini kita tahu bahawa selain karbon dioksida, komposisi udara bumi termasuk:
Nisbah gas dalam atmosfera bumi yang ditunjukkan dalam jadual adalah tipikal untuk lapisan bawahnya, sehingga ketinggian 120 km. Di kawasan ini terdapat kawasan homogen yang bercampur baik yang dipanggil homosfera. Di atas homosfera terletak heterosfera, yang dicirikan oleh penguraian molekul gas menjadi atom dan ion. Kawasan dipisahkan antara satu sama lain dengan jeda turbo.
Tindak balas kimia di mana molekul terurai menjadi atom di bawah pengaruh sinaran suria dan kosmik dipanggil fotodisosiasi. Pereputan molekul oksigen menghasilkan oksigen atom, yang merupakan gas utama atmosfera pada ketinggian melebihi 200 km. Pada ketinggian melebihi 1200 km, hidrogen dan helium, yang merupakan gas paling ringan, mula mendominasi.
Oleh kerana sebahagian besar udara tertumpu pada 3 lapisan atmosfera yang lebih rendah, perubahan dalam komposisi udara pada ketinggian melebihi 100 km tidak mempunyai kesan yang ketara ke atas komposisi keseluruhan atmosfera.
Nitrogen adalah gas yang paling biasa, menyumbang lebih daripada tiga perempat daripada isipadu udara Bumi. Nitrogen moden dibentuk oleh pengoksidaan atmosfera ammonia-hidrogen awal oleh oksigen molekul, yang terbentuk semasa fotosintesis. Pada masa ini, sejumlah kecil nitrogen memasuki atmosfera akibat denitrifikasi - proses mengurangkan nitrat kepada nitrit, diikuti dengan pembentukan oksida gas dan nitrogen molekul, yang dihasilkan oleh prokariot anaerobik. Sesetengah nitrogen memasuki atmosfera semasa letusan gunung berapi.
Di lapisan atas atmosfera, apabila terdedah kepada nyahcas elektrik dengan penyertaan ozon, nitrogen molekul teroksida kepada nitrogen monoksida:
N 2 + O 2 → 2NO
Dalam keadaan biasa, monoksida segera bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk nitrus oksida:
2NO + O 2 → 2N 2 O
Nitrogen ialah unsur kimia terpenting dalam atmosfera bumi. Nitrogen adalah sebahagian daripada protein dan membekalkan nutrisi mineral kepada tumbuhan. Ia menentukan kadar tindak balas biokimia dan memainkan peranan sebagai pelarut oksigen.
Gas kedua paling biasa di atmosfera Bumi ialah oksigen. Pembentukan gas ini dikaitkan dengan aktiviti fotosintesis tumbuhan dan bakteria. Dan semakin banyak organisma fotosintesis yang pelbagai dan banyak, semakin ketara proses kandungan oksigen di atmosfera. Sebilangan kecil oksigen berat dibebaskan semasa penyahgasan mantel.
Di lapisan atas troposfera dan stratosfera, di bawah pengaruh sinaran suria ultraungu (kami menyatakannya sebagai hν), ozon terbentuk:
O 2 + hν → 2O
Akibat sinaran ultraungu yang sama, ozon terurai:
O 3 + hν → O 2 + O
О 3 + O → 2О 2
Hasil daripada tindak balas pertama, oksigen atom terbentuk, dan akibat daripada tindak balas kedua, oksigen molekul terbentuk. Kesemua 4 tindak balas itu dipanggil "mekanisme Chapman", dinamakan sempena saintis British Sidney Chapman yang menemuinya pada tahun 1930.
Oksigen digunakan untuk pernafasan organisma hidup. Dengan bantuannya, proses pengoksidaan dan pembakaran berlaku.
Ozon berfungsi untuk melindungi organisma hidup daripada sinaran ultraungu, yang menyebabkan mutasi tidak dapat dipulihkan. Kepekatan tertinggi ozon diperhatikan di stratosfera bawah dalam apa yang dipanggil. lapisan ozon atau skrin ozon, terletak pada ketinggian 22-25 km. Kandungan ozon adalah kecil: pada tekanan biasa, semua ozon di atmosfera bumi akan menempati lapisan hanya setebal 2.91 mm.
Pembentukan gas ketiga paling biasa di atmosfera, argon, serta neon, helium, krypton dan xenon, dikaitkan dengan letusan gunung berapi dan pereputan unsur radioaktif.
Khususnya, helium ialah hasil daripada pereputan radioaktif uranium, torium dan radium: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (dalam tindak balas ini zarah-α ialah nukleus helium, yang dalam Semasa proses kehilangan tenaga, ia menangkap elektron dan menjadi 4 He).
Argon terbentuk semasa pereputan isotop radioaktif kalium: 40 K → 40 Ar + γ.
Neon terlepas dari batu igneus.
Krypton terbentuk sebagai hasil akhir pereputan uranium (235 U dan 238 U) dan torium Th.
Sebahagian besar kripton atmosfera telah terbentuk pada peringkat awal evolusi Bumi akibat daripada pereputan unsur transuranik dengan separuh hayat yang sangat pendek atau datang dari angkasa, di mana kandungan kripton adalah sepuluh juta kali lebih tinggi daripada di Bumi.
Xenon adalah hasil pembelahan uranium, tetapi sebahagian besar gas ini kekal dari peringkat awal pembentukan Bumi, dari atmosfera primordial.
Karbon dioksida memasuki atmosfera akibat letusan gunung berapi dan semasa penguraian bahan organik. Kandungannya dalam atmosfera latitud pertengahan Bumi sangat berbeza bergantung pada musim tahun ini: pada musim sejuk jumlah CO 2 meningkat, dan pada musim panas ia berkurangan. Turun naik ini dikaitkan dengan aktiviti tumbuhan yang menggunakan karbon dioksida dalam proses fotosintesis.
Hidrogen terbentuk hasil daripada penguraian air oleh sinaran suria. Tetapi, sebagai gas paling ringan yang membentuk atmosfera, ia sentiasa menyejat ke angkasa lepas, dan oleh itu kandungannya dalam atmosfera adalah sangat kecil.
Wap air adalah hasil daripada penyejatan air dari permukaan tasik, sungai, laut dan darat.
Kepekatan gas utama di lapisan bawah atmosfera, kecuali wap air dan karbon dioksida, adalah malar. Dalam kuantiti yang kecil atmosfera mengandungi sulfur oksida SO 2, ammonia NH 3, karbon monoksida CO, ozon O 3, hidrogen klorida HCl, hidrogen fluorida HF, nitrogen monoksida NO, hidrokarbon, wap merkuri Hg, iodin I 2 dan lain-lain lagi. Dalam lapisan atmosfera bawah, troposfera, sentiasa terdapat sejumlah besar zarah pepejal dan cecair terampai.
Sumber bahan zarahan di atmosfera bumi termasuk letusan gunung berapi, debunga, mikroorganisma, dan, baru-baru ini, aktiviti manusia, seperti pembakaran bahan api fosil semasa pengeluaran. Zarah terkecil habuk, iaitu nukleus pemeluwapan, menyebabkan pembentukan kabus dan awan. Tanpa zarah yang sentiasa ada di atmosfera, kerpasan tidak akan jatuh di Bumi.
Kita semua tahu dengan baik bahawa tanpa udara, tiada satu makhluk hidup pun boleh hidup di bumi. Udara adalah penting untuk kita semua. Semua orang, dari kanak-kanak hingga orang dewasa, tahu bahawa adalah mustahil untuk bertahan tanpa udara, tetapi tidak semua orang tahu apa itu udara dan apa yang terdiri daripada udara. Jadi, udara adalah campuran gas yang tidak boleh dilihat atau disentuh, tetapi kita semua tahu dengan baik bahawa ia berada di sekeliling kita, walaupun kita secara praktikal tidak menyedarinya. Untuk menjalankan penyelidikan pelbagai jenis, termasuk, anda boleh di makmal kami.
Kita boleh merasakan udara hanya apabila kita merasakan angin yang kuat atau kita berada berhampiran kipas. Udara terdiri daripada apa?Ia terdiri daripada nitrogen dan oksigen, dan hanya sebahagian kecil daripada argon, air, hidrogen dan karbon dioksida. Jika kita mempertimbangkan komposisi udara dalam peratusan, maka nitrogen ialah 78.08 peratus, oksigen 20.94%, argon 0.93 peratus, karbon dioksida 0.04 peratus, neon 1.82 * 10-3 peratus, helium 4.6 * 10-4 peratus, metana 1.7 * 10- 4 peratus, kripton 1.14*10-4 peratus, hidrogen 5*10-5 peratus, xenon 8.7*10-6 peratus, nitrous oksida 5*10-5 peratus.
Kandungan oksigen di udara sangat tinggi, kerana ia adalah oksigen yang diperlukan untuk fungsi tubuh manusia. Oksigen, yang diperhatikan di udara semasa bernafas, memasuki sel-sel tubuh manusia dan mengambil bahagian dalam proses pengoksidaan, akibatnya tenaga yang diperlukan untuk kehidupan dibebaskan. Juga, oksigen, yang terdapat di udara, diperlukan untuk pembakaran bahan api, yang menghasilkan haba, serta untuk pengeluaran tenaga mekanikal dalam enjin pembakaran dalaman.
Gas lengai juga diekstrak daripada udara semasa pencairan. Berapa banyak oksigen di udara, jika anda melihatnya sebagai peratusan, maka oksigen dan nitrogen di udara adalah 98 peratus. Mengetahui jawapan kepada soalan ini, persoalan lain timbul, apakah bahan gas yang termasuk dalam udara.
Jadi, pada tahun 1754, seorang saintis bernama Joseph Black mengesahkan bahawa udara terdiri daripada campuran gas, dan bukan bahan homogen seperti yang difikirkan sebelum ini. Komposisi udara di bumi termasuk metana, argon, karbon dioksida, helium, kripton, hidrogen, neon, dan xenon. Perlu diingat bahawa peratusan udara mungkin berbeza sedikit bergantung pada tempat tinggal orang.
Malangnya, di bandar-bandar besar bahagian karbon dioksida sebagai peratusan akan lebih tinggi daripada, sebagai contoh, di kampung atau hutan. Timbul persoalan berapa peratus oksigen dalam udara di pergunungan. Jawapannya mudah, oksigen jauh lebih berat daripada nitrogen, jadi jumlahnya akan berkurangan di udara di pergunungan, ini kerana ketumpatan oksigen berkurangan dengan ketinggian.
Tahap oksigen di udara
Jadi, mengenai nisbah oksigen di udara, terdapat piawaian tertentu, contohnya, untuk kawasan kerja. Agar seseorang dapat bekerja sepenuhnya, paras oksigen di udara adalah dari 19 hingga 23 peratus. Apabila mengendalikan peralatan di perusahaan, adalah penting untuk memantau ketat peranti, serta pelbagai mesin. Jika, apabila menguji udara di dalam bilik tempat orang bekerja, paras oksigen berada di bawah 19 peratus, maka adalah penting untuk meninggalkan bilik dan menghidupkan pengudaraan kecemasan. Anda boleh mengawal tahap oksigen di udara di tempat kerja dengan menjemput makmal dan penyelidikan EcoTestExpress.
Sekarang mari kita tentukan apa itu oksigen
Oksigen ialah unsur kimia dalam jadual unsur berkala Mendeleev; oksigen tidak mempunyai bau, tiada rasa, tiada warna. Oksigen di udara sangat diperlukan untuk pernafasan manusia, dan juga untuk pembakaran, kerana bukan rahsia bahawa jika tiada udara, maka tiada bahan akan terbakar. Oksigen mengandungi campuran tiga nuklida stabil, nombor jisimnya ialah 16, 17 dan 18.
Jadi, oksigen adalah unsur yang paling biasa di bumi, seperti peratusan, peratusan terbesar oksigen ditemui dalam silikat, iaitu kira-kira 47.4 peratus daripada jisim kerak bumi pepejal. Selain itu, laut dan air tawar di seluruh bumi mengandungi sejumlah besar oksigen, iaitu 88.8 peratus, manakala jumlah oksigen di udara, hanya 20.95 peratus. Ia juga harus diperhatikan bahawa oksigen adalah sebahagian daripada lebih daripada 1,500 sebatian dalam kerak bumi.
Bagi pengeluaran oksigen pula, ia diperoleh dengan mengasingkan udara pada suhu rendah. Proses ini berlaku seperti ini: pertama, udara dimampatkan menggunakan pemampat; apabila dimampatkan, udara mula menjadi panas. Udara termampat dibiarkan sejuk ke suhu bilik, dan selepas penyejukan ia dibenarkan mengembang dengan bebas.
Apabila pengembangan berlaku, suhu gas mula turun dengan mendadak; selepas udara telah disejukkan, suhunya boleh beberapa puluh darjah di bawah suhu bilik, udara sedemikian sekali lagi tertakluk kepada pemampatan dan haba yang dilepaskan dikeluarkan. Selepas beberapa peringkat memampatkan dan menyejukkan udara, beberapa prosedur lain dilakukan, akibatnya oksigen tulen dipisahkan tanpa sebarang kekotoran.
Dan di sini persoalan lain timbul: apa yang lebih berat: oksigen atau karbon dioksida. Jawapannya mudah tentu karbon dioksida akan lebih berat daripada oksigen. Ketumpatan karbon dioksida ialah 1.97 kg/m3, tetapi ketumpatan oksigen pula ialah 1.43 kg/m3. Bagi karbon dioksida, ternyata ia memainkan salah satu peranan utama dalam kehidupan semua kehidupan di bumi, dan juga memberi kesan kepada kitaran karbon di alam semula jadi. Telah terbukti bahawa karbon dioksida terlibat dalam peraturan pernafasan, serta peredaran darah.
Apakah karbon dioksida?
Sekarang mari kita tentukan dengan lebih terperinci apa itu karbon dioksida, dan juga tentukan komposisi karbon dioksida. Jadi, karbon dioksida dalam erti kata lain ialah karbon dioksida, ia adalah gas tidak berwarna dengan bau dan rasa yang sedikit masam. Bagi udara, kepekatan karbon dioksida di dalamnya ialah 0.038 peratus. Sifat fizikal karbon dioksida ialah ia tidak wujud dalam keadaan cecair pada tekanan atmosfera biasa, tetapi melalui terus dari pepejal kepada keadaan gas.
Karbon dioksida dalam bentuk pepejal juga dipanggil ais kering. Hari ini, karbon dioksida adalah peserta dalam pemanasan global. Karbon dioksida dihasilkan dengan membakar pelbagai bahan. Perlu diingat bahawa semasa pengeluaran industri karbon dioksida ia dipam ke dalam silinder. Karbon dioksida yang dipam ke dalam silinder digunakan sebagai alat pemadam api, serta dalam pengeluaran air berkarbonat, dan juga digunakan dalam senjata pneumatik. Dan juga dalam industri makanan sebagai pengawet.
Komposisi udara yang disedut dan dihembus
Sekarang mari kita lihat komposisi udara yang disedut dan dihembus. Pertama, mari kita tentukan apa itu pernafasan. Pernafasan adalah proses yang kompleks dan berterusan di mana komposisi gas darah sentiasa diperbaharui. Komposisi udara yang disedut ialah 20.94 peratus oksigen, 0.03 peratus karbon dioksida dan 79.03 peratus nitrogen. Tetapi komposisi udara yang dihembus hanya 16.3 peratus oksigen, sebanyak 4 peratus karbon dioksida dan 79.7 peratus nitrogen.
Anda boleh perhatikan bahawa udara yang disedut berbeza daripada udara yang dihembus dalam kandungan oksigen, serta dalam jumlah karbon dioksida. Ini adalah bahan-bahan yang membentuk udara yang kita sedut dan hembus. Oleh itu, badan kita tepu dengan oksigen dan membebaskan semua karbon dioksida yang tidak diperlukan di luar.
Oksigen kering meningkatkan sifat elektrik dan pelindung filem kerana ketiadaan air, serta pemadatan dan pengurangan cas isipadunya. Juga, oksigen kering dalam keadaan biasa tidak boleh bertindak balas dengan emas, kuprum atau perak. Untuk menjalankan analisis kimia udara atau penyelidikan makmal lain, termasuk, anda boleh melakukannya di makmal EcoTestExpress kami.
Udara ialah atmosfera planet tempat kita hidup. Dan kita sentiasa mempunyai persoalan tentang apa yang termasuk di udara, jawapannya hanyalah satu set gas, seperti yang telah diterangkan di atas gas mana yang ada di udara dan dalam perkadaran apa. Bagi kandungan gas di udara, semuanya mudah dan ringkas; nisbah peratusan untuk hampir semua kawasan di planet kita adalah sama.
Komposisi dan sifat udara
Udara bukan sahaja terdiri daripada campuran gas, tetapi juga pelbagai aerosol dan wap. Komposisi peratusan udara ialah nisbah nitrogen, oksigen dan gas lain di udara. Jadi, berapa banyak oksigen di udara, jawapan mudahnya hanya 20 peratus. Komposisi komponen gas, seperti untuk nitrogen, ia mengandungi bahagian terbesar semua udara, dan perlu diperhatikan bahawa pada tekanan tinggi nitrogen mula mempunyai sifat narkotik.
Ini tidak penting, kerana apabila penyelam bekerja, mereka sering terpaksa bekerja pada kedalaman di bawah tekanan yang sangat besar. Banyak yang telah diperkatakan tentang oksigen kerana ia sangat penting untuk kehidupan manusia di planet kita. Perlu diingat bahawa penyedutan udara seseorang dengan peningkatan oksigen untuk tempoh yang singkat tidak memberi kesan buruk kepada orang itu sendiri.
Tetapi jika seseorang menghirup udara dengan peningkatan tahap oksigen untuk masa yang lama, ini akan membawa kepada perubahan patologi dalam badan. Satu lagi komponen utama udara, yang banyak telah dikatakan, adalah karbon dioksida, kerana ternyata seseorang tidak boleh hidup tanpanya serta tanpa oksigen.
Sekiranya tidak ada udara di bumi, maka tidak ada satu organisma hidup yang dapat hidup di planet kita, apalagi fungsinya. Malangnya, dalam dunia moden, sebilangan besar kemudahan perindustrian yang mencemarkan udara kita baru-baru ini semakin mendesak keperluan untuk melindungi alam sekitar, serta memantau kebersihan udara. Oleh itu, anda harus mengambil ukuran udara yang kerap untuk menentukan betapa bersihnya. Sekiranya anda merasakan udara di dalam bilik anda tidak cukup bersih dan ini disebabkan oleh faktor luaran, anda sentiasa boleh menghubungi makmal EcoTestExpress, yang akan menjalankan semua ujian (penyelidikan) yang diperlukan dan memberikan kesimpulan tentang kebersihan udara yang anda sedut.
Lapisan bawah atmosfera terdiri daripada campuran gas yang dipanggil udara , di mana zarah cecair dan pepejal terampai. Jumlah jisim yang terakhir adalah tidak ketara berbanding dengan keseluruhan jisim atmosfera.
Udara atmosfera adalah campuran gas, yang utama adalah nitrogen N2, oksigen O2, argon Ar, karbon dioksida CO2 dan wap air. Udara tanpa wap air dipanggil udara kering. Di permukaan bumi, udara kering ialah 99% nitrogen (78% mengikut isipadu atau 76% mengikut jisim) dan oksigen (21% mengikut isipadu atau 23% mengikut jisim). Baki 1% adalah hampir keseluruhannya argon. Hanya 0.08% yang tinggal untuk karbon dioksida CO2. Banyak gas lain adalah sebahagian daripada udara dalam perseribu, persejuta dan bahkan pecahan yang lebih kecil daripada peratus. Ini adalah kripton, xenon, neon, helium, hidrogen, ozon, iodin, radon, metana, ammonia, hidrogen peroksida, nitrous oksida, dll. Komposisi udara atmosfera kering berhampiran permukaan Bumi diberikan dalam jadual. 1.
Jadual 1
Komposisi udara atmosfera kering berhampiran permukaan bumi
| Kepekatan isipadu, % | Jisim molekul | Ketumpatan relatif kepada ketumpatan udara kering |
|
| Oksigen (O2) | |||
| Karbon dioksida (CO2) | |||
| Krypton (Kr) | |||
| Hidrogen (H2) | |||
| Xenon (Xe) | |||
| Udara kering |
Komposisi peratusan udara kering berhampiran permukaan bumi adalah sangat malar dan hampir sama di mana-mana. Hanya kandungan karbon dioksida boleh berubah dengan ketara. Hasil daripada proses pernafasan dan pembakaran, kandungan isipadunya di udara bilik tertutup, kurang pengudaraan, serta pusat perindustrian, boleh meningkat beberapa kali - sehingga 0.1-0.2%. Peratusan nitrogen dan oksigen berubah sedikit.
Atmosfera sebenar mengandungi tiga komponen pembolehubah penting - wap air, ozon dan karbon dioksida. Kandungan wap air di udara berbeza-beza dalam had yang ketara, tidak seperti komponen udara yang lain: di permukaan bumi ia turun naik antara perseratus peratus dan beberapa peratus (dari 0.2% di latitud kutub kepada 2.5% di khatulistiwa, dan dalam sesetengah kes berkisar antara hampir sifar hingga 4%). Ini dijelaskan oleh fakta bahawa, di bawah keadaan yang wujud di atmosfera, wap air boleh berubah menjadi keadaan cecair dan pepejal dan, sebaliknya, boleh memasuki atmosfera semula kerana penyejatan dari permukaan bumi.
Wap air secara berterusan memasuki atmosfera melalui penyejatan dari permukaan air, dari tanah lembap dan melalui transpirasi daripada tumbuhan, dan ia datang dalam kuantiti yang berbeza di tempat yang berbeza dan pada masa yang berbeza. Ia merebak ke atas dari permukaan bumi, dan diangkut oleh arus udara dari satu tempat di bumi ke tempat lain.
Keadaan tepu mungkin berlaku di atmosfera. Dalam keadaan ini, wap air terkandung dalam udara dalam jumlah maksimum yang mungkin pada suhu tertentu. Wap air dipanggil mengenyangkan(atau tepu), dan udara yang mengandunginya tepu.
Keadaan tepu biasanya dicapai apabila suhu udara menurun. Apabila keadaan ini dicapai, maka dengan penurunan suhu lagi, sebahagian daripada wap air menjadi lebihan dan terkondensasi, berubah menjadi cecair atau pepejal. Titisan air dan hablur ais awan dan kabus muncul di udara. Awan mungkin menguap semula; dalam kes lain, titisan awan dan kristal, menjadi lebih besar, boleh jatuh ke permukaan bumi dalam bentuk kerpasan. Akibat daripada semua ini, kandungan wap air di setiap bahagian atmosfera sentiasa berubah.
Proses cuaca dan ciri iklim yang paling penting dikaitkan dengan wap air di udara dan peralihannya daripada keadaan gas kepada cecair dan pepejal. Kehadiran wap air di atmosfera memberi kesan ketara kepada keadaan terma atmosfera dan permukaan bumi. Wap air sangat kuat menyerap sinaran inframerah gelombang panjang yang dipancarkan oleh permukaan bumi. Sebaliknya, ia sendiri memancarkan sinaran inframerah, yang kebanyakannya pergi ke permukaan bumi. Ini mengurangkan penyejukan permukaan bumi pada waktu malam dan dengan itu juga lapisan udara yang lebih rendah.
Sebilangan besar haba dibelanjakan untuk penyejatan air dari permukaan bumi, dan apabila wap air terkondensasi di atmosfera, haba ini dipindahkan ke udara. Awan yang terhasil daripada pemeluwapan memantulkan dan menyerap sinaran suria dalam perjalanan ke permukaan bumi. Kerpasan dari awan adalah elemen penting cuaca dan iklim. Akhir sekali, kehadiran wap air di atmosfera adalah penting untuk proses fisiologi.
Wap air, seperti mana-mana gas, mempunyai keanjalan (tekanan). Tekanan wap air e adalah berkadar dengan ketumpatannya (kandungan per unit isipadu) dan suhu mutlaknya. Ia dinyatakan dalam unit yang sama seperti tekanan udara, i.e. sama ada dalam milimeter merkuri, sama ada dalam milibar
Tekanan wap air pada ketepuan dipanggil keanjalan tepu. ini tekanan maksimum wap air yang mungkin pada suhu tertentu. Contohnya, pada suhu 0° keanjalan tepu ialah 6.1 mb . Untuk setiap kenaikan suhu 10°, keanjalan tepu lebih kurang dua kali ganda.
Jika udara mengandungi kurang wap air daripada yang diperlukan untuk menepukannya pada suhu tertentu, anda boleh menentukan seberapa dekat udara itu dengan keadaan tepu. Untuk melakukan ini, hitung kelembapan relatif. Ini adalah nama yang diberikan kepada nisbah keanjalan sebenar e wap air di udara kepada keanjalan tepu E pada suhu yang sama, dinyatakan sebagai peratusan, i.e.
Contohnya, pada suhu 20° tekanan tepu ialah 23.4 mb. Jika tekanan wap sebenar di udara ialah 11.7 mb, maka kelembapan bandingan ialah
Keanjalan wap air di permukaan bumi berbeza-beza dari perseratus milibar (pada suhu yang sangat rendah pada musim sejuk di Antartika dan Yakutia) hingga lebih daripada 35 mb (di khatulistiwa). Lebih panas udara, lebih banyak wap air yang boleh terkandung tanpa tepu dan, oleh itu, lebih besar tekanan wap air di dalamnya.
Kelembapan udara relatif boleh mengambil semua nilai - dari sifar untuk udara kering sepenuhnya ( e= 0) hingga 100% untuk keadaan tepu (e = E).
Atmosfera ialah cangkang gas planet kita, yang berputar bersama Bumi. Gas di atmosfera dipanggil udara. Atmosfera bersentuhan dengan hidrosfera dan sebahagiannya meliputi litosfera. Tetapi had atas adalah sukar untuk ditentukan. Secara konvensional diterima bahawa atmosfera memanjang ke atas selama kira-kira tiga ribu kilometer. Di sana ia mengalir dengan lancar ke ruang tanpa udara.
Komposisi kimia atmosfera bumi
Pembentukan komposisi kimia atmosfera bermula kira-kira empat bilion tahun yang lalu. Pada mulanya, atmosfera hanya terdiri daripada gas ringan - helium dan hidrogen. Menurut saintis, prasyarat awal untuk penciptaan cangkang gas di sekeliling Bumi adalah letusan gunung berapi, yang, bersama dengan lava, mengeluarkan sejumlah besar gas. Selepas itu, pertukaran gas bermula dengan ruang air, dengan organisma hidup, dan dengan hasil aktiviti mereka. Komposisi udara secara beransur-ansur berubah dan diperbaiki dalam bentuk modennya beberapa juta tahun yang lalu.
Komponen utama atmosfera ialah nitrogen (kira-kira 79%) dan oksigen (20%). Peratusan selebihnya (1%) terdiri daripada gas berikut: argon, neon, helium, metana, karbon dioksida, hidrogen, kripton, xenon, ozon, ammonia, sulfur dan nitrogen dioksida, nitrous oksida dan karbon monoksida, yang termasuk dalam satu peratus ini.
Di samping itu, udara mengandungi wap air dan bahan zarahan (debunga, habuk, hablur garam, kekotoran aerosol).
Baru-baru ini, saintis telah menyatakan bukan kualitatif, tetapi perubahan kuantitatif dalam beberapa bahan udara. Dan sebab untuk ini adalah manusia dan aktivitinya. Dalam 100 tahun yang lalu sahaja, paras karbon dioksida telah meningkat dengan ketara! Ini penuh dengan banyak masalah, yang paling global ialah perubahan iklim.
Pembentukan cuaca dan iklim
Atmosfera memainkan peranan penting dalam membentuk iklim dan cuaca di Bumi. Banyak bergantung pada jumlah cahaya matahari, sifat permukaan dasar dan peredaran atmosfera.
Mari kita lihat faktor-faktor dalam susunan.
1. Atmosfera menghantar haba sinaran matahari dan menyerap sinaran berbahaya. Orang Yunani purba tahu bahawa sinaran Matahari jatuh pada bahagian yang berlainan di Bumi pada sudut yang berbeza. Perkataan "iklim" itu sendiri diterjemahkan dari bahasa Yunani kuno bermaksud "cerun". Jadi, di khatulistiwa, sinaran matahari jatuh hampir menegak, itulah sebabnya di sini sangat panas. Semakin dekat dengan kutub, semakin besar sudut kecondongan. Dan suhu turun.
2. Disebabkan oleh pemanasan Bumi yang tidak sekata, arus udara terbentuk di atmosfera. Mereka dikelaskan mengikut saiz mereka. Yang terkecil (berpuluh dan ratusan meter) ialah angin tempatan. Ini diikuti oleh monsun dan angin perdagangan, siklon dan antisiklon, dan zon hadapan planet.
Semua jisim udara ini sentiasa bergerak. Sebahagian daripada mereka agak statik. Contohnya, angin perdagangan yang bertiup dari subtropika ke arah khatulistiwa. Pergerakan orang lain bergantung pada tekanan atmosfera.
3. Tekanan atmosfera adalah faktor lain yang mempengaruhi pembentukan iklim. Ini adalah tekanan udara di permukaan bumi. Seperti yang diketahui, jisim udara bergerak dari kawasan yang mempunyai tekanan atmosfera tinggi ke arah kawasan yang tekanan ini lebih rendah.
Sebanyak 7 zon diperuntukkan. Khatulistiwa ialah zon tekanan rendah. Selanjutnya, di kedua-dua belah khatulistiwa hingga lintang tiga puluhan terdapat kawasan tekanan tinggi. Dari 30° hingga 60° - tekanan rendah sekali lagi. Dan dari 60° ke kutub adalah zon tekanan tinggi. Jisim udara beredar di antara zon ini. Yang datang dari laut ke darat membawa hujan dan cuaca buruk, dan yang bertiup dari benua membawa cuaca cerah dan kering. Di tempat di mana arus udara bertembung, zon hadapan atmosfera terbentuk, yang dicirikan oleh hujan dan cuaca buruk, berangin.
Para saintis telah membuktikan bahawa walaupun kesejahteraan seseorang bergantung pada tekanan atmosfera. Menurut piawaian antarabangsa, tekanan atmosfera normal ialah 760 mm Hg. lajur pada suhu 0°C. Penunjuk ini dikira untuk kawasan tanah yang hampir paras dengan paras laut. Dengan ketinggian tekanan berkurangan. Oleh itu, sebagai contoh, untuk St Petersburg 760 mm Hg. - ini adalah norma. Tetapi untuk Moscow, yang terletak lebih tinggi, tekanan normal ialah 748 mm Hg.
Tekanan berubah bukan sahaja secara menegak, tetapi juga secara mendatar. Ini amat dirasai semasa berlalunya taufan.
Struktur atmosfera
Suasana seperti kek lapis. Dan setiap lapisan mempunyai ciri tersendiri.
. Troposfera- lapisan yang paling hampir dengan Bumi. "Ketebalan" lapisan ini berubah mengikut jarak dari khatulistiwa. Di atas khatulistiwa, lapisan memanjang ke atas sebanyak 16-18 km, di zon sederhana sebanyak 10-12 km, di kutub sebanyak 8-10 km.
Di sinilah 80% daripada jumlah jisim udara dan 90% wap air terkandung. Awan terbentuk di sini, siklon dan antisiklon timbul. Suhu udara bergantung pada ketinggian kawasan. Secara purata, ia berkurangan sebanyak 0.65° C untuk setiap 100 meter.
. Tropopause- lapisan peralihan atmosfera. Ketinggiannya berkisar antara beberapa ratus meter hingga 1-2 km. Suhu udara pada musim panas lebih tinggi daripada musim sejuk. Sebagai contoh, di atas kutub pada musim sejuk ia adalah -65° C. Dan di atas khatulistiwa ia adalah -70° C pada bila-bila masa sepanjang tahun.
. Stratosfera- ini adalah lapisan yang sempadan atasnya terletak pada ketinggian 50-55 kilometer. Turbulensi di sini adalah rendah, kandungan wap air di udara boleh diabaikan. Tetapi terdapat banyak ozon. Kepekatan maksimumnya adalah pada ketinggian 20-25 km. Di stratosfera, suhu udara mula meningkat dan mencapai +0.8° C. Ini disebabkan oleh fakta bahawa lapisan ozon berinteraksi dengan sinaran ultraungu.
. Stratopause- lapisan perantaraan rendah antara stratosfera dan mesosfera yang mengikutinya.
. Mesosfera- sempadan atas lapisan ini ialah 80-85 kilometer. Proses fotokimia kompleks yang melibatkan radikal bebas berlaku di sini. Merekalah yang memberikan cahaya biru lembut planet kita, yang dilihat dari angkasa.
Kebanyakan komet dan meteorit terbakar di mesosfera.
. Mesopause- lapisan perantaraan seterusnya, suhu udara di dalamnya sekurang-kurangnya -90°.
. Termosfera- sempadan bawah bermula pada ketinggian 80 - 90 km, dan sempadan atas lapisan berjalan kira-kira pada 800 km. Suhu udara semakin meningkat. Ia boleh berbeza dari +500° C hingga +1000° C. Pada siang hari, turun naik suhu berjumlah ratusan darjah! Tetapi udara di sini sangat jarang sehingga memahami istilah "suhu" seperti yang kita bayangkan ia tidak sesuai di sini.
. Ionosfera- menggabungkan mesosfera, mesopause dan termosfera. Udara di sini terdiri terutamanya daripada molekul oksigen dan nitrogen, serta plasma separa neutral. Sinaran matahari yang memasuki ionosfera sangat mengionkan molekul udara. Di lapisan bawah (sehingga 90 km) tahap pengionan adalah rendah. Semakin tinggi, semakin besar pengionan. Jadi, pada ketinggian 100-110 km, elektron tertumpu. Ini membantu memantulkan gelombang radio pendek dan sederhana.
Lapisan ionosfera yang paling penting ialah lapisan atas, yang terletak pada ketinggian 150-400 km. Keanehannya ialah ia memantulkan gelombang radio, dan ini memudahkan penghantaran isyarat radio pada jarak yang jauh.
Di dalam ionosfera fenomena seperti aurora berlaku.
. Eksosfera- terdiri daripada atom oksigen, helium dan hidrogen. Gas dalam lapisan ini sangat jarang dan atom hidrogen sering terlepas ke angkasa lepas. Oleh itu, lapisan ini dipanggil "zon penyebaran".
Saintis pertama yang mencadangkan bahawa atmosfera kita mempunyai berat ialah E. Torricelli Itali. Ostap Bender, sebagai contoh, dalam novelnya "The Golden Calf" mengeluh bahawa setiap orang ditekan oleh lajur udara seberat 14 kg! Tetapi perancang yang hebat itu sedikit tersilap. Seorang dewasa mengalami tekanan 13-15 tan! Tetapi kita tidak merasakan berat ini, kerana tekanan atmosfera diimbangi oleh tekanan dalaman seseorang. Berat atmosfera kita ialah 5,300,000,000,000,000 tan. Angka itu sangat besar, walaupun ia hanya satu juta daripada berat planet kita.
Ia tidak boleh disentuh dan tidak boleh dilihat, tetapi perkara utama kita berhutang kepadanya adalah nyawa. Sudah tentu, ini adalah udara, yang tidak menduduki tempat terakhir dalam cerita rakyat setiap negara. Bagaimana orang zaman dahulu membayangkannya, dan apa sebenarnya - saya akan menulis tentang perkara ini di bawah.
Gas yang membentuk udara
Campuran semula jadi gas dipanggil udara. Keperluan dan kepentingannya untuk hidupan tidak boleh dipandang remeh - ia memainkan peranan penting dalam proses oksidatif, yang disertai dengan pembebasan tenaga yang diperlukan untuk semua makhluk hidup. Melalui eksperimen, saintis dapat menentukan komposisi yang tepat, tetapi perkara utama yang perlu difahami ialah ia bukan bahan homogen, tetapi campuran gas. Kira-kira 99% daripada komposisi adalah campuran oksigen dan nitrogen, dan secara amnya udara membentuk atmosfera planet kita. Jadi, campuran terdiri daripada gas berikut:
- metana;
- kripton;
- helium;
- xenon;
- hidrogen;
- neon;
- karbon dioksida;
- oksigen;
- nitrogen;
- argon.
Perlu diingatkan bahawa komposisi tidak tetap dan mungkin berbeza dengan ketara dari satu kawasan ke kawasan lain. Contohnya, bandar besar mempunyai kandungan karbon dioksida yang tinggi. Di pergunungan ia akan diperhatikan tahap oksigen menurun, kerana gas ini lebih berat daripada nitrogen, dan apabila ia meningkat ketumpatannya akan berkurangan. Sains mengatakan komposisi mungkin berbeza di bahagian yang berlainan di planet ini daripada 1% hingga 4% untuk setiap gas.
Sebagai tambahan kepada peratusan gas, udara dicirikan oleh parameter berikut:
- kelembapan;
- suhu;
- tekanan.
Udara sentiasa bergerak, membentuk aliran menegak. Mendatar - angin bergantung pada keadaan semula jadi tertentu, oleh itu ia boleh mempunyai ciri-ciri kelajuan, kekuatan dan arah yang berbeza.
Udara dalam cerita rakyat
Legenda setiap orang menganugerahkan udara dengan kualiti "hidup" tertentu. Sebagai peraturan, roh unsur ini adalah makhluk yang sukar difahami dan tidak kelihatan. Menurut legenda, mereka puncak gunung atau awan yang didiami, dan berbeza dalam kecenderungan mereka kepada manusia. Merekalah yang disangkakan mencipta kepingan salji dan mengumpul awan di awan, terbang melintasi langit di atas angin.
Orang Mesir mengira udara lambang kehidupan, dan orang India percaya bahawa Hembusan nafas Brahma adalah kehidupan, dan penyedutan, sewajarnya, bermakna kematian. Bagi orang Slavia, udara (angin) menduduki hampir tempat utama dalam legenda orang ini. Dia boleh mendengar dan kadang-kadang memenuhi permintaan kecil. Walau bagaimanapun, dia tidak selalu baik, kadang-kadang berpihak kepada kuasa jahat. dalam bentuk pengembara yang jahat dan tidak dapat diramalkan.