Dünyanın bileşimi. Hava
Hava, Dünya atmosferini oluşturan çeşitli gazların mekanik bir karışımıdır.
Hava, canlı organizmaların solunumu için gereklidir ve endüstride yaygın olarak kullanılır.
Havanın homojen bir madde değil, karışım olduğu gerçeği İskoç bilim adamı Joseph Black'in deneyleri sırasında kanıtlandı. Bunlardan birinde bilim adamı, beyaz magnezyanın (magnezyum karbonat) ısıtıldığında "bağlı havanın" açığa çıktığını, yani karbondioksitin ve yanmış magnezyanın (magnezyum oksit) oluştuğunu keşfetti. Kireçtaşı yakıldığında ise tam tersine “bağlı hava” uzaklaştırılır. Bu deneylere dayanarak bilim adamı, karbondioksit ile kostik alkaliler arasındaki farkın, ilkinin havanın bileşenlerinden biri olan karbondioksit içermesi olduğu sonucuna vardı. Bugün dünyadaki havanın bileşiminin karbondioksite ek olarak şunları içerdiğini biliyoruz:
Tabloda belirtilen dünya atmosferindeki gazların oranı, 120 km yüksekliğe kadar alt katmanları için tipiktir. Bu alanlarda homosfer adı verilen, iyi karışmış, homojen bir bölge bulunur. Homosferin üstünde, gaz moleküllerinin atomlara ve iyonlara ayrışmasıyla karakterize edilen heterosfer bulunur. Bölgeler birbirinden turbo duraklamayla ayrılır.
Güneş ve kozmik radyasyonun etkisi altında moleküllerin atomlara ayrıştığı kimyasal reaksiyona foto ayrışma denir. Moleküler oksijenin bozunması, 200 km'nin üzerindeki rakımlarda atmosferin ana gazı olan atomik oksijeni üretir. 1200 km'nin üzerindeki irtifalarda gazların en hafifleri olan hidrojen ve helyum hakim olmaya başlar.
Azot en yaygın gazdır ve Dünya'nın hava hacminin dörtte üçünden fazlasını oluşturur. Modern nitrojen, fotosentez sırasında oluşan erken amonyak-hidrojen atmosferinin moleküler oksijen tarafından oksidasyonu sonucu oluşmuştur. Şu anda, nitratların nitritlere indirgenmesi işlemi olan denitrifikasyonun bir sonucu olarak atmosfere küçük miktarlarda nitrojen girmektedir, ardından anaerobik prokaryotlar tarafından üretilen gaz halindeki oksitler ve moleküler nitrojen oluşumu takip etmektedir. Volkanik patlamalar sırasında atmosfere bir miktar nitrojen girer.
Atmosferin üst katmanlarında, ozonun katılımıyla elektriksel deşarjlara maruz kaldığında moleküler nitrojen, nitrojen monoksite oksitlenir:
N2 + Ö2 → 2NO
Normal koşullar altında monoksit hemen oksijenle reaksiyona girerek nitro oksit oluşturur:
2NO + Ö2 → 2N2Ö
Azot dünya atmosferindeki en önemli kimyasal elementtir. Azot proteinlerin bir parçasıdır ve bitkilere mineral beslenmesi sağlar. Biyokimyasal reaksiyonların hızını belirler ve oksijen seyreltici rolünü oynar.
Dünya atmosferinde en yaygın ikinci gaz oksijendir. Bu gazın oluşumu bitki ve bakterilerin fotosentetik aktivitesi ile ilişkilidir. Fotosentetik organizmalar ne kadar çeşitli ve çok sayıda olursa, atmosferdeki oksijen içeriği süreci de o kadar önemli hale geldi. Mantonun gazının alınması sırasında az miktarda ağır oksijen açığa çıkar.
Troposfer ve stratosferin üst katmanlarında, ultraviyole güneş radyasyonunun etkisi altında (bunu hν olarak belirtiyoruz), ozon oluşur:
O 2 + hν → 2O
Aynı ultraviyole radyasyonun bir sonucu olarak ozon ayrışır:
O3 + hν → O2 + O
Ç 3 + Ç → 2О 2
Birinci reaksiyonun sonucunda atomik oksijen, ikincisinin sonucunda ise moleküler oksijen oluşur. Bu 4 reaksiyonun tamamına, onları 1930 yılında keşfeden İngiliz bilim adamı Sidney Chapman'ın adını taşıyan "Chapman mekanizması" adı verilmektedir.
Oksijen canlı organizmaların solunumu için kullanılır. Yardımı ile oksidasyon ve yanma süreçleri meydana gelir.
Ozon, canlı organizmaları geri dönüşü olmayan mutasyonlara neden olan ultraviyole radyasyondan korumaya yarar. En yüksek ozon konsantrasyonu sözde alt stratosferde gözlenir.
Atmosferdeki en yaygın üçüncü gaz olan argonun yanı sıra neon, helyum, kripton ve ksenonun oluşumu volkanik patlamalar ve radyoaktif elementlerin bozunması ile ilişkilidir.
Özellikle helyum, uranyum, toryum ve radyumun radyoaktif bozunmasının bir ürünüdür: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (bu reaksiyonlarda α parçacığı Enerji kaybı sürecinde elektronları yakalayan ve 4 He olan helyum çekirdeğidir.
Argon, radyoaktif potasyum izotopunun bozunması sırasında oluşur: 40 K → 40 Ar + γ.
Neon magmatik kayalardan kaçar.
Kripton, uranyum (235 U ve 238 U) ve toryum Th'nin bozunmasının son ürünü olarak oluşur.
Atmosferdeki kriptonun büyük bir kısmı, Dünya'nın evriminin ilk aşamalarında, olağanüstü derecede kısa bir yarı ömre sahip uranyum ötesi elementlerin bozunması sonucu oluşmuştur veya kripton içeriğinin Dünya'dakinden on milyon kat daha yüksek olduğu uzaydan gelmiştir.
Ksenon, uranyumun bölünmesinin sonucudur, ancak bu gazın büyük kısmı, Dünya'nın oluşumunun ilk aşamalarından, ilkel atmosferden kalır.
Karbondioksit, volkanik patlamalar sonucu ve organik maddenin ayrışması sırasında atmosfere girer. Dünyanın orta enlemlerinin atmosferindeki içeriği yılın mevsimlerine bağlı olarak büyük ölçüde değişir: kışın CO2 miktarı artar ve yazın azalır.
Bu dalgalanma, fotosentez sürecinde karbondioksit kullanan bitkilerin aktivitesiyle ilişkilidir.
Hidrojen, suyun güneş ışınımıyla ayrışması sonucu oluşur. Ancak atmosferi oluşturan gazların en hafifi olduğundan sürekli olarak uzaya buharlaşır ve bu nedenle atmosferdeki içeriği çok azdır.
Su buharı göllerin, nehirlerin, denizlerin ve karaların yüzeyinden suyun buharlaşmasının sonucudur.
Dünya atmosferindeki partikül madde kaynakları arasında volkanik patlamalar, polen, mikroorganizmalar ve son zamanlarda üretim sırasında fosil yakıtların yakılması gibi insan faaliyetleri yer almaktadır. Yoğuşma çekirdeği olan en küçük toz parçacıkları sis ve bulutların oluşmasına neden olur. Atmosferde sürekli olarak parçacık madde bulunmasaydı, yağış Dünya'ya düşmezdi.
Hepimiz çok iyi biliyoruz ki, hava olmadan yeryüzünde tek bir canlı yaşayamaz. Hava hepimiz için hayati öneme sahiptir. Çocuklardan yetişkinlere kadar herkes hava olmadan hayatta kalmanın imkansız olduğunu biliyor ancak havanın ne olduğunu ve nelerden oluştuğunu herkes bilmiyor. Yani hava, görülemeyen veya dokunulamayan bir gaz karışımıdır, ancak pratikte fark etmesek de hepimiz onun etrafımızda olduğunu çok iyi biliyoruz. Laboratuvarımızda da dahil olmak üzere çeşitli türlerde araştırmalar yapabilirsiniz.
Havayı ancak kuvvetli bir rüzgar hissettiğimizde veya bir vantilatörün yakınında olduğumuzda hissedebiliriz. Hava nelerden oluşur? Azot ve oksijenden ve sadece küçük bir kısmı argon, su, hidrojen ve karbondioksitten oluşur. Havanın bileşimini yüzde olarak ele alırsak, nitrojen yüzde 78,08, oksijen yüzde 20,94, argon yüzde 0,93, karbondioksit yüzde 0,04, neon yüzde 1,82 * 10-3, helyum yüzde 4,6 * 10-4, metan 1,7 * 10-. yüzde 4, kripton yüzde 1,14*10-4, hidrojen yüzde 5*10-5, ksenon yüzde 8,7*10-6, nitröz oksit yüzde 5*10-5.
Havadaki oksijen içeriği çok yüksektir çünkü insan vücudunun çalışması için gerekli olan oksijendir. Solunum sırasında havada görülen oksijen, insan vücudunun hücrelerine girerek oksidasyon sürecine katılarak yaşam için gerekli enerjinin açığa çıkmasını sağlar. Ayrıca, ısı üreten yakıtın yanması ve içten yanmalı motorlarda mekanik enerji üretimi için havada bulunan oksijene ihtiyaç vardır.
Ayrıca sıvılaştırma sırasında havadan inert gazlar çıkarılır. Havada ne kadar oksijen var, yüzde olarak baktığınızda havadaki oksijen ve nitrojen yüzde 98 oluyor. Bu sorunun cevabını bilerek, havada hangi gazlı maddelerin bulunduğu başka bir soru ortaya çıkıyor.
Böylece, 1754 yılında Joseph Black adlı bir bilim adamı, havanın daha önce düşünüldüğü gibi homojen bir madde değil, bir gaz karışımından oluştuğunu doğruladı. Dünyadaki havanın bileşimi metan, argon, karbondioksit, helyum, kripton, hidrojen, neon ve ksenonu içerir. İnsanların yaşadığı yere bağlı olarak hava yüzdesinin biraz değişebileceğini belirtmekte fayda var.
Ne yazık ki büyük şehirlerde karbondioksit oranı yüzde olarak örneğin köylere veya ormanlara göre daha yüksek olacaktır. Dağlardaki havada yüzde kaç oksijen olduğu sorusu ortaya çıkıyor. Cevap basit, oksijen nitrojenden çok daha ağırdır, dolayısıyla dağlardaki havada çok daha az oksijen olacaktır, bunun nedeni oksijen yoğunluğunun rakımla birlikte azalmasıdır.
Havadaki oksijen seviyesi
Yani havadaki oksijen oranıyla ilgili olarak örneğin çalışma alanı için belirli standartlar vardır. Bir kişinin tam anlamıyla çalışabilmesi için havadaki oksijen oranının yüzde 19 ila 23 arasında olması gerekir. İşletmelerde ekipmanı çalıştırırken, çeşitli makinelerin yanı sıra cihazların sızdırmazlığını da izlemek zorunludur. İnsanların çalıştığı odadaki havayı test ederken oksijen seviyesi yüzde 19'un altındaysa, odayı terk etmek ve acil durum havalandırmasını açmak zorunludur. EcoTestExpress laboratuvarını ve araştırmasını davet ederek işyerindeki havadaki oksijen seviyesini kontrol edebilirsiniz.
Şimdi oksijenin ne olduğunu tanımlayalım
Oksijen, Mendeleev'in periyodik element tablosundaki kimyasal bir elementtir; oksijenin kokusu, tadı ve rengi yoktur. Havadaki oksijen, insanın nefes alması ve yanma için son derece gereklidir, çünkü hava yoksa hiçbir malzemenin yanmayacağı bir sır değildir. Oksijen, kütle numaraları 16, 17 ve 18 olan üç kararlı nüklitten oluşan bir karışım içerir.
Yani, oksijen yeryüzünde en yaygın elementtir, yüzde olarak en büyük oksijen yüzdesi, katı yer kabuğunun kütlesinin yaklaşık yüzde 47,4'ü olan silikatlarda bulunur. Ayrıca tüm dünyanın denizleri ve tatlı suları çok büyük miktarda, yani yüzde 88,8 oksijen içerirken, havadaki oksijen miktarı ise sadece yüzde 20,95'tir. Oksijenin yer kabuğundaki 1.500'den fazla bileşiğin parçası olduğunu da belirtmek gerekir.
Oksijen üretimi ise havanın düşük sıcaklıklarda ayrıştırılmasıyla elde edilir. Bu işlem şu şekilde gerçekleşir: Öncelikle hava bir kompresör kullanılarak sıkıştırılır; sıkıştırıldığında hava ısınmaya başlar. Basınçlı havanın oda sıcaklığına kadar soğumasına izin verilir ve soğuduktan sonra serbestçe genleşmesine izin verilir.
Genleşme meydana geldiğinde, gazın sıcaklığı keskin bir şekilde düşmeye başlar; hava soğuduktan sonra sıcaklığı oda sıcaklığının birkaç on derece altına düşebilir, bu tür hava tekrar sıkıştırılır ve açığa çıkan ısı uzaklaştırılır. Havanın sıkıştırılması ve soğutulmasının birkaç aşamasından sonra, saf oksijenin herhangi bir yabancı madde olmadan ayrılması sonucunda bir dizi başka prosedür gerçekleştirilir.
Ve burada başka bir soru ortaya çıkıyor: Hangisi daha ağır: oksijen mi yoksa karbondioksit mi? Cevap elbette ki karbondioksitin oksijenden daha ağır olacağıdır. Karbondioksitin yoğunluğu 1,97 kg/m3, oksijenin yoğunluğu ise 1,43 kg/m3'tür. Karbondioksite gelince, onun dünyadaki tüm yaşamın yaşamında ana rollerden birini oynadığı ve aynı zamanda doğadaki karbon döngüsü üzerinde de etkisi olduğu ortaya çıktı. Karbondioksitin kan dolaşımının yanı sıra solunumun düzenlenmesinde de rol oynadığı kanıtlanmıştır.
Karbondioksit nedir?
Şimdi karbondioksitin ne olduğunu daha ayrıntılı olarak tanımlayalım ve ayrıca karbondioksitin bileşimini de belirleyelim. Yani karbondioksit diğer bir deyişle karbondioksittir, hafif ekşimsi bir koku ve tada sahip, renksiz bir gazdır. Havaya gelince, içindeki karbondioksit konsantrasyonu yüzde 0,038'dir. Karbondioksitin fiziksel özellikleri, normal atmosfer basıncında sıvı halde bulunmaması, doğrudan katı halden gaz durumuna geçmesidir.
Katı haldeki karbondioksite kuru buz da denir. Bugün karbondioksit küresel ısınmanın bir katılımcısıdır. Karbondioksit çeşitli maddelerin yakılmasıyla üretilir. Karbondioksitin endüstriyel üretimi sırasında silindirlere pompalandığını belirtmekte fayda var. Silindirlere pompalanan karbondioksit, yangın söndürücü olarak kullanıldığı gibi, karbonatlı su üretiminde de, havalı silahlarda da kullanılıyor. Ayrıca gıda endüstrisinde koruyucu olarak da kullanılır.
Solunan ve solunan havanın bileşimi
Şimdi solunan ve solunan havanın bileşimine bakalım. Öncelikle nefesin ne olduğunu tanımlayalım. Solunum, kanın gaz bileşiminin sürekli olarak yenilendiği karmaşık ve sürekli bir süreçtir. Solunan havanın bileşimi yüzde 20,94 oksijen, yüzde 0,03 karbondioksit ve yüzde 79,03 nitrojenden oluşuyor. Ancak dışarı verilen havanın bileşimi yalnızca yüzde 16,3 oksijen, yüzde 4 kadar karbondioksit ve yüzde 79,7 nitrojenden oluşuyor.
Solunan havanın, oksijen içeriği ve karbondioksit miktarı açısından solunan havadan farklı olduğunu fark edebilirsiniz. Bunlar soluduğumuz ve soluduğumuz havayı oluşturan maddelerdir. Böylece vücudumuz oksijene doymuş olur ve gereksiz tüm karbondioksiti dışarıya atar.
Kuru oksijen, su bulunmaması nedeniyle filmlerin elektriksel ve koruyucu özelliklerini iyileştirmenin yanı sıra, bunların sıkışması ve hacim yükünün azalmasını da sağlar. Ayrıca normal koşullar altında kuru oksijen altın, bakır veya gümüşle reaksiyona giremez. Havanın kimyasal analizini yapmak veya diğer laboratuvar araştırmalarını EcoTestExpress laboratuvarımızda yapabilirsiniz.
Hava, üzerinde yaşadığımız gezegenin atmosferidir. Ve her zaman havaya nelerin dahil olduğu sorusuyla karşılaşırız, cevap basitçe bir dizi gazdır, yukarıda hangi gazların havada ve hangi oranda olduğu açıklandığı gibi. Havadaki gazların içeriğine gelince, her şey kolay ve basittir; gezegenimizin hemen hemen tüm bölgeleri için yüzde oranı aynıdır.
Havanın bileşimi ve özellikleri
Hava sadece gaz karışımından değil aynı zamanda çeşitli aerosol ve buharlardan da oluşur. Havanın yüzde bileşimi, havadaki nitrojen, oksijen ve diğer gazların oranıdır. Yani havada ne kadar oksijen var, basit cevap sadece yüzde 20'dir. Gazın bileşen bileşimi, nitrojende olduğu gibi, tüm havanın aslan payını içerir ve nitrojenin yüksek basınçta narkotik özelliklere sahip olmaya başladığını belirtmekte fayda var.
Bunun önemi küçümsenecek bir şey değil, çünkü dalgıçlar çalışırken genellikle derinlerde ve çok büyük baskı altında çalışmak zorunda kalırlar. Oksijen hakkında çok şey söylendi çünkü oksijen gezegenimizdeki insan yaşamı için büyük önem taşıyor. Bir kişinin kısa süreliğine oksijeni yüksek havayı solumasının kişinin kendisine zararlı bir etkisi olmadığını belirtmekte fayda var.
Ancak bir kişi uzun süre artan oksijen seviyesine sahip havayı solursa, bu vücutta patolojik değişikliklere yol açacaktır. Hakkında çok şey söylenmiş olan havanın bir diğer ana bileşeni karbondioksittir, çünkü bir kişinin oksijensiz olduğu kadar onsuz da yaşayamayacağı ortaya çıkmıştır.
Eğer dünyada hava olmasaydı, gezegenimizde tek bir canlı organizma bile yaşayamazdı, bir şekilde işlevini yerine getiremezdi. Ne yazık ki, modern dünyada, havamızı kirleten çok sayıda endüstriyel tesis, son zamanlarda giderek daha fazla çevreyi koruma ve havanın temizliğini izleme ihtiyacını ortaya çıkardı. Bu nedenle ne kadar temiz olduğunu belirlemek için havanın sık sık ölçümlerini yapmalısınız. Odanızdaki havanın yeterince temiz olmadığını ve bunun dış etkenlerden kaynaklandığını düşünüyorsanız, gerekli tüm testleri (araştırma) yapacak ve odanın temizliği hakkında bir sonuca varacak olan EcoTestExpress laboratuvarıyla her zaman iletişime geçebilirsiniz. içinize çektiğiniz hava.
Atmosferin alt katmanları hava adı verilen gazların karışımından oluşur. , İçinde sıvı ve katı parçacıkların asılı olduğu. İkincisinin toplam kütlesi, atmosferin tüm kütlesiyle karşılaştırıldığında önemsizdir.
Atmosferik hava, başlıca nitrojen N2, oksijen O2, argon Ar, karbondioksit CO2 ve su buharı olan bir gaz karışımıdır. Su buharı içermeyen havaya kuru hava denir. Dünya yüzeyinde kuru havanın %99'u nitrojen (hacimce %78 veya kütlece %76) ve oksijendir (hacimce %21 veya kütlece %23). Geriye kalan %1'in neredeyse tamamı argondur. Geriye karbondioksit CO2 için yalnızca %0,08 kalıyor. Çok sayıda başka gaz da havanın binde biri, milyonda biri ve hatta yüzde birin daha küçük kesirleri kadardır. Bunlar kripton, ksenon, neon, helyum, hidrojen, ozon, iyot, radon, metan, amonyak, hidrojen peroksit, nitröz oksit vb.'dir. Dünya yüzeyine yakın kuru atmosferik havanın bileşimi tabloda verilmiştir. 1.
Tablo 1
Dünya yüzeyine yakın kuru atmosferik havanın bileşimi
| Hacim konsantrasyonu, % | Molekül ağırlığı | Yoğunluk yoğunluğa göre kuru hava |
|
| Oksijen (O2) | |||
| Karbondioksit (CO2) | |||
| Kripton (Kr) | |||
| Hidrojen (H2) | |||
| Ksenon (Xe) | |||
| Kuru hava |
Dünya yüzeyine yakın kuru havanın yüzdesel bileşimi çok sabittir ve hemen hemen her yerde aynıdır. Yalnızca karbondioksit içeriği önemli ölçüde değişebilir. Solunum ve yanma işlemlerinin bir sonucu olarak, kapalı, kötü havalandırılan odaların yanı sıra endüstriyel merkezlerin havasındaki hacimsel içeriği birkaç kez artabilir -% 0,1-0,2'ye kadar. Azot ve oksijen yüzdesi oldukça az değişir.
Gerçek atmosfer üç önemli değişken bileşen içerir: su buharı, ozon ve karbondioksit. Havadaki su buharının içeriği, havanın diğer bileşenlerinden farklı olarak önemli sınırlar içinde değişir: Dünya yüzeyinde yüzde yüzde biri ile yüzde birkaçı arasında dalgalanır (kutup enlemlerinde %0,2'den ekvatorda %2,5'e ve bazı durumlarda neredeyse sıfır ile %4 arasında değişmektedir. Bu durum, atmosferde mevcut koşullar altında su buharının sıvı ve katı hale dönüşebilmesi ve bunun tersine, dünya yüzeyinden buharlaşma nedeniyle tekrar atmosfere girebilmesiyle açıklanmaktadır.
Su buharı, su yüzeylerinden buharlaşma, nemli topraktan buharlaşma ve bitkilerden terleme yoluyla sürekli olarak atmosfere girmekte, farklı yerlerde ve farklı zamanlarda farklı miktarlarda gelmektedir. Dünyanın yüzeyinden yukarıya doğru yayılır ve hava akımlarıyla dünyanın bir yerinden başka bir yerine taşınır.
Atmosferde doyma durumu meydana gelebilir. Bu durumda, havada belirli bir sıcaklıkta mümkün olan maksimum miktarda su buharı bulunur. Su buharına denir doyurucu(veya doymuş), ve onu içeren hava doymuş.
Doyma durumuna genellikle hava sıcaklığı düştüğünde ulaşılır. Bu duruma ulaşıldığında, sıcaklığın daha da azalmasıyla birlikte su buharının bir kısmı fazla hale gelir ve yoğunlaşır, sıvı veya katı hale dönüşür. Havada su damlacıkları ve buz kristalleri, bulutlar ve sisler belirir. Bulutlar yeniden buharlaşabilir; diğer durumlarda, bulut damlacıkları ve kristalleri büyüyerek yağış şeklinde dünya yüzeyine düşebilir. Tüm bunların sonucunda atmosferin her bölümündeki su buharının içeriği sürekli değişmektedir.
En önemli hava süreçleri ve iklim özellikleri, havadaki su buharı ve onun gaz halinden sıvı ve katı hallere geçişleri ile ilişkilidir. Atmosferde su buharının varlığı, atmosferin ve dünya yüzeyinin termal koşullarını önemli ölçüde etkiler. Su buharı, dünya yüzeyinden yayılan uzun dalga kızılötesi radyasyonu güçlü bir şekilde emer. Buna karşılık kendisi de çoğu dünya yüzeyine giden kızılötesi radyasyon yayar. Bu, dünya yüzeyinin ve dolayısıyla alt hava katmanlarının gece soğumasını azaltır.
Dünya yüzeyinden suyun buharlaşması sırasında büyük miktarda ısı harcanır ve su buharı atmosferde yoğunlaştığında bu ısı havaya aktarılır. Yoğuşma sonucu oluşan bulutlar, dünya yüzeyine giderken güneş ışınımını yansıtır ve emer. Bulutlardan gelen yağış, hava ve iklimin önemli bir unsurudur. Son olarak atmosferde su buharının varlığı fizyolojik süreçler açısından önemlidir.
Su buharı da herhangi bir gaz gibi esnekliğe (basınç) sahiptir. Su buharı basıncı e yoğunluğu (birim hacim başına içerik) ve mutlak sıcaklığı ile orantılıdır. Hava basıncıyla aynı birimlerle ifade edilir; ya içinde milimetrelik cıva, ya içinde milibar
Su buharının doygunluktaki basıncına denir doygunluk esnekliği. Bu Belirli bir sıcaklıkta mümkün olan maksimum su buharı basıncı.Örneğin 0° sıcaklıkta doyma esnekliği 6,1 mb'dir. . Her 10° sıcaklık artışında doyma esnekliği yaklaşık iki katına çıkar.
Hava, belirli bir sıcaklıkta onu doyurmak için gerekenden daha az su buharı içeriyorsa, havanın doyma durumuna ne kadar yakın olduğunu belirleyebilirsiniz. Bunu yapmak için hesaplayın bağıl nem. Gerçek esneklik oranına verilen addır. e havadaki su buharının doyma esnekliğine kadar e aynı sıcaklıkta, yüzde olarak ifade edilir;
Örneğin 20° sıcaklıkta doyma basıncı 23,4 mb'dir. Havadaki gerçek buhar basıncı 11,7 mb ise bağıl nem şu şekildedir:
Dünya yüzeyindeki su buharının esnekliği milibarın yüzde biri (Antarktika ve Yakutia'da kışın çok düşük sıcaklıklarda) ile 35 milibarın üzerinde (ekvatorda) arasında değişir. Hava ne kadar sıcak olursa, doygunluk olmadan o kadar fazla su buharı içerebilir ve dolayısıyla içindeki su buharı basıncı da o kadar büyük olur.
Bağıl hava nemi sıfırdan tamamen kuru havaya kadar tüm değerleri alabilir ( e= 0) ila %100 doyma koşulu için (e = E).
Atmosfer, gezegenimizin Dünya ile birlikte dönen gazdan oluşan kabuğudur. Atmosferde bulunan gaza hava denir. Atmosfer hidrosfer ile temas halindedir ve litosferi kısmen kaplar. Ancak üst sınırların belirlenmesi zordur. Geleneksel olarak atmosferin yukarı doğru yaklaşık üç bin kilometre boyunca uzandığı kabul edilmektedir. Orada sorunsuzca havasız alana akar.
Dünya atmosferinin kimyasal bileşimi
Atmosferin kimyasal bileşiminin oluşumu yaklaşık dört milyar yıl önce başladı. Başlangıçta atmosfer yalnızca hafif gazlardan (helyum ve hidrojen) oluşuyordu. Bilim adamlarına göre, Dünya çevresinde bir gaz kabuğunun oluşmasının ilk önkoşulları, lavlarla birlikte büyük miktarda gaz yayan volkanik patlamalardı. Daha sonra su boşluklarıyla, canlı organizmalarla ve onların faaliyetlerinin ürünleriyle gaz değişimi başladı. Havanın bileşimi yavaş yavaş değişti ve birkaç milyon yıl önce modern haliyle sabitlendi.
Atmosferin ana bileşenleri nitrojen (yaklaşık %79) ve oksijendir (%20). Geriye kalan yüzde (%1) şu gazlardan gelir: argon, neon, helyum, metan, karbondioksit, hidrojen, kripton, ksenon, ozon, amonyak, kükürt ve nitrojen dioksitler, nitröz oksit ve karbon monoksit. yüzde bir.
Ayrıca havada su buharı ve partikül madde (polen, toz, tuz kristalleri, aerosol yabancı maddeleri) bulunur.
Son zamanlarda bilim adamları, bazı hava bileşenlerinde niteliksel değil niceliksel bir değişiklik olduğunu fark ettiler. Bunun nedeni ise insan ve onun faaliyetleridir. Yalnızca son 100 yılda karbondioksit seviyeleri önemli ölçüde arttı! Bu, en küresel olanı iklim değişikliği olan birçok sorunla doludur.
Hava ve iklimin oluşumu
Atmosfer, Dünya'daki iklimin ve havanın şekillenmesinde kritik bir rol oynar. Birçoğu güneş ışığının miktarına, alttaki yüzeyin doğasına ve atmosferik dolaşıma bağlıdır.
Faktörlere sırasıyla bakalım.
1. Atmosfer, güneş ışınlarının ısısını iletir ve zararlı radyasyonu emer. Eski Yunanlılar, Güneş ışınlarının Dünya'nın farklı bölgelerine farklı açılarla düştüğünü biliyorlardı. Eski Yunancadan tercüme edilen "iklim" kelimesinin kendisi "eğim" anlamına gelir. Yani ekvatorda güneş ışınları neredeyse dikey olarak düşüyor, bu yüzden burası çok sıcak. Kutuplara ne kadar yakınsa eğim açısı da o kadar büyük olur. Ve sıcaklık düşer.
2. Dünyanın dengesiz ısınması nedeniyle atmosferde hava akımları oluşur. Boyutlarına göre sınıflandırılırlar. En küçükleri (onlarca ve yüzlerce metre) yerel rüzgarlardır. Bunu musonlar ve alize rüzgarları, kasırgalar ve antisiklonlar ve gezegenin ön bölgeleri takip ediyor.
Bütün bu hava kütleleri sürekli hareket halindedir. Bazıları oldukça statiktir. Örneğin subtropiklerden ekvatora doğru esen ticaret rüzgarları. Diğerlerinin hareketi büyük ölçüde atmosfer basıncına bağlıdır.
3. Atmosfer basıncı iklim oluşumunu etkileyen bir diğer faktördür. Bu, dünya yüzeyindeki hava basıncıdır. Bilindiği gibi hava kütleleri atmosfer basıncının yüksek olduğu bölgeden bu basıncın düşük olduğu bölgeye doğru hareket eder.
Toplam 7 bölge tahsis edilmiştir. Ekvator alçak basınç bölgesidir. Ayrıca ekvatorun her iki yanında otuzlu enlemlere kadar yüksek basınç alanı vardır. 30°'den 60°'ye - yine düşük basınç. Ve 60°'den kutuplara kadar yüksek basınç bölgesi vardır. Bu bölgeler arasında hava kütleleri dolaşır. Denizden karaya gelenler yağmur ve kötü havayı, kıtalardan esen rüzgarlar ise açık ve kuru havayı getirir. Hava akımlarının çarpıştığı yerlerde, yağış ve sert, rüzgarlı hava ile karakterize edilen atmosferik ön bölgeler oluşur.
Bilim adamları, bir kişinin refahının bile atmosfer basıncına bağlı olduğunu kanıtladılar. Uluslararası standartlara göre normal atmosfer basıncı 760 mm Hg'dir. 0°C sıcaklıktaki kolon. Bu gösterge neredeyse deniz seviyesiyle aynı seviyede olan arazi alanları için hesaplanmaktadır. Yükseklik arttıkça basınç azalır. Bu nedenle, örneğin St. Petersburg için 760 mm Hg. - bu normdur. Ancak daha yüksekte bulunan Moskova için normal basınç 748 mm Hg'dir.
Basınç sadece dikey olarak değil aynı zamanda yatay olarak da değişir. Bu özellikle siklonların geçişi sırasında hissedilir.
Atmosferin yapısı
Atmosfer, katmanlı bir pastayı andırıyor. Ve her katmanın kendine has özellikleri vardır.
. Troposfer- Dünya'ya en yakın katman. Bu katmanın "kalınlığı" ekvatordan uzaklaştıkça değişir. Ekvatorun üzerinde katman yukarı doğru 16-18 km, ılıman bölgelerde 10-12 km, kutuplarda 8-10 km kadar uzanır.
Toplam hava kütlesinin %80'i ve su buharının %90'ı burada bulunur. Burada bulutlar oluşuyor, siklonlar ve antisiklonlar ortaya çıkıyor. Hava sıcaklığı bölgenin yüksekliğine bağlıdır. Ortalama olarak her 100 metrede 0,65°C azalır.
. Tropopoz- atmosferin geçiş katmanı. Yüksekliği birkaç yüz metreden 1-2 km'ye kadar değişmektedir. Yaz aylarında hava sıcaklığı kış aylarına göre daha yüksektir. Örneğin kışın kutupların üzerinde sıcaklık -65° C'dir. Ekvatorun üzerinde ise yılın herhangi bir zamanında sıcaklık -70° C'dir.
. Stratosfer- bu, üst sınırı 50-55 kilometre yükseklikte bulunan bir katmandır. Buradaki türbülans düşük, havadaki su buharı içeriği ihmal edilebilir. Ama çok fazla ozon var. Maksimum konsantrasyonu 20-25 km yüksekliktedir. Stratosferde hava sıcaklığı artmaya başlar ve +0,8° C'ye ulaşır. Bunun nedeni ozon tabakasının ultraviyole radyasyonla etkileşime girmesidir.
. Stratopoz- stratosfer ile onu takip eden mezosfer arasında alçak bir ara katman.
. Mezosfer- bu katmanın üst sınırı 80-85 kilometredir. Burada serbest radikalleri içeren karmaşık fotokimyasal süreçler meydana gelir. Gezegenimizin uzaydan görülen o narin mavi ışıltısını sağlayanlar onlardır.
Çoğu kuyruklu yıldız ve meteorit mezosferde yanar.
. Mezopoz- hava sıcaklığı en az -90° olan bir sonraki ara katman.
. Termosfer- alt sınır 80 - 90 km yükseklikte başlar ve katmanın üst sınırı yaklaşık 800 km'de uzanır. Hava sıcaklığı artıyor. +500° C ile +1000° C arasında değişebilir. Gün içinde sıcaklık dalgalanmaları yüzlerce dereceye ulaşır! Ancak buradaki hava o kadar seyrekleşmiş ki, "sıcaklık" terimini sandığımız şekilde anlamak burada uygun değil.
. İyonosfer- Mezosfer, mezopoz ve termosferi birleştirir. Buradaki hava esas olarak oksijen ve nitrojen moleküllerinin yanı sıra yarı nötr plazmadan oluşur. İyonosfere giren güneş ışınları hava moleküllerini güçlü bir şekilde iyonize eder. Alt katmanda (90 km'ye kadar) iyonizasyon derecesi düşüktür. Ne kadar yüksek olursa iyonizasyon da o kadar fazla olur. Yani 100-110 km yükseklikte elektronlar yoğunlaşır. Bu, kısa ve orta radyo dalgalarının yansıtılmasına yardımcı olur.
İyonosferin en önemli katmanı 150-400 km yükseklikte bulunan üst katmandır. Özelliği, radyo dalgalarını yansıtmasıdır ve bu, radyo sinyallerinin önemli mesafelere iletilmesini kolaylaştırır.
Aurora gibi bir fenomenin meydana geldiği yer iyonosferdir.
. Ekzosfer- Oksijen, helyum ve hidrojen atomlarından oluşur. Bu katmandaki gaz oldukça seyrektir ve hidrojen atomları sıklıkla uzaya kaçar. Bu nedenle bu katmana “dağılım bölgesi” adı verilmektedir.
Atmosferimizin ağırlığı olduğunu öne süren ilk bilim adamı İtalyan E. Torricelli'ydi. Örneğin Ostap Bender, "Altın Buzağı" adlı romanında, her insanın 14 kg ağırlığındaki bir hava sütunu tarafından bastırıldığından yakınıyordu! Ancak büyük entrikacı biraz yanılmıştı. Bir yetişkin 13-15 tonluk bir basınçla karşılaşır! Ancak bu ağırlığı hissetmiyoruz çünkü atmosferik basınç, kişinin iç basıncıyla dengeleniyor. Atmosferimizin ağırlığı 5.300.000.000.000.000 tondur. Bu rakam devasa, ancak gezegenimizin ağırlığının yalnızca milyonda biri kadar.
Dokunulamaz ve görülemez, ancak ona borçlu olduğumuz en önemli şey hayattır. Elbette bu, her milletin folklorunda son yeri işgal etmeyen havadır. Antik çağdaki insanlar bunu nasıl hayal ettiler ve gerçekte ne olduğunu - aşağıda yazacağım.
Havayı oluşturan gazlar
Gazların doğal karışımı hava denir. Canlılar için gerekliliği ve önemi küçümsenemez; önemli bir rol oynar. oksidatif süreçler Buna tüm canlılar için gerekli olan enerjinin salınması eşlik eder. Bilim adamları deneyler yoluyla onun kesin bileşimini belirleyebildiler, ancak anlaşılması gereken asıl şey şu: homojen bir madde değil, gaz karışımıdır. Bileşimin yaklaşık %99'u oksijen ve nitrojen karışımıdır ve genel olarak hava atmosferi oluşturur gezegenimizin. Yani karışım aşağıdaki gazlardan oluşur:
- metan;
- kripton;
- helyum;
- ksenon;
- hidrojen;
- neon;
- karbondioksit;
- oksijen;
- azot;
- argon.
Şunu belirtmek gerekir ki kompozisyon sabit değil ve bir bölgeden diğerine önemli ölçüde değişebilir. Örneğin büyük şehirlerin karbondioksit içeriği yüksektir. Dağlarda gözlemlenecek oksijen seviyelerinin azalmasıÇünkü bu gaz nitrojenden ağır olduğundan, yükseldikçe yoğunluğu azalacaktır. Bilim, bileşimin gezegenin farklı yerlerinde farklılık gösterebileceğini söylüyor her gaz için %1 ila %4.
Gazların yüzdesine ek olarak hava, aşağıdaki parametrelerle karakterize edilir:
- nem;
- sıcaklık;
- basınç.
Hava sürekli hareket halindedir, dikey akışlar oluşturur. Yatay - rüzgarlar belirli doğal koşullara bağlıdır, bu nedenle farklı hız, kuvvet ve yön özelliklerine sahip olabilirler.
Folklorda hava
Her milletin efsaneleri havaya belirli “yaşama” nitelikleri kazandırmak. Kural olarak, bu elementin ruhları bulunması zor ve görünmez yaratıklardı. Efsanelere göre onlar yaşanılan dağ tepeleri veya bulutlar ve insanlara yatkınlıkları farklıydı. Olduğu düşünülen onlardı kar taneleri yarattı ve bulutları topladı bulutların içinde, rüzgarlarla gökyüzünde uçuyor.
Mısırlılar havayı saydı hayatın sembolü ve Hintliler buna inanıyordu Brahma'nın nefesi hayattır ve buna göre solunması ölüm anlamına gelir. Slavlara gelince, hava (rüzgar) bu halkın efsanelerinde neredeyse merkezi bir yer tutuyordu. Küçük istekleri duyabiliyor ve hatta bazen yerine getirebiliyordu. Ancak her zaman nazik değildi, bazen kötü güçlerin yanında yer alıyordu. kötü ve ne yapacağı belli olmayan bir gezgin şeklinde.