دید کلی

یا

بر هر جسمی که در آن غوطه‌ور است

وارد می‌کند. این فشار را

می‌گویند. پرده‌های گوش به تغییرات

حساس‌اند. به همین دلیل وقتی در آب شیرجه می‌رویم و یا وقتی در

ناگهان بالا می‌رویم این تغییرات را احساس می‌کنیم. همه ما در ته یک دریای هوا زندگی می‌کنیم و از این هوا فشاری بر همه چیز وارد می‌شود. روش کلاسیک اندازه گیری این فشار که هنوز هم بطور وسیعی رایج است

است.

اتمسفر چیست؟

در

زمین فشار ناشی از هوای محیط به چگالی هوا و ارتفاع از سطح زمین ، دمای هوا و سرعت وزش باد وابسته است. این فشار بیشترین مقدارش را در سطح دریا دارد و در ارتفاعات بالا به شدت با تابع نمایی کاهش می‌یابد. برای همین است که در بالای کوه تخم مرغ زودتر پخته می‌شود و یا اینکه آب سریعتر می‌جوشد، زیرا فشار هوا پایین بوده و

نیز ارتباط مستقیم با فشار هوا دارد. با این حال بر حسب رنج فشار جو زمین رابه لایه‌هایی طبقه بندی نموده‌اند. بد نیست بدانید که این فشار به تغییرات شدت تابش نور خورشید نیز بستگی دارد و در اثر توان تابش بالا ، افزایش می‌یابد.

طرز ساخت فشار سنج جیوه‌ای

• یک لوله شیشه‌ای به طول حدود یک متر انتخاب و آنرا از جیوه پرکنید. انتهای باز لوله را با انگشت بگیرید و در همین حال آن را داخل یک ظرف پر از آب جیوه قرار دهید . وقتی انگشت خود را بردارید جیوه درلوله پایین می‌آید و یک ناحیه خلأ در فضای بالای جیوه تشکیل می‌دهد. جیوه در لوله ، در بالای ظرف جیوه ، معیاری از فشار هوا است.
   
• توجه کنید که کار با فشار سنج جیوه‌ای اقدامات احتیاطی ویژه‌ای را لازم دارد. چون جیوه سمی است برای انجام آزمایش بایستی موارد احتیاطی کار با آن را رعایت نمایید.
   
• اولین فشار سنج محتوی آب بود و ارتفاع ستون آن به بیش از 10.37m می‌رسید. استفاده از جیوه این امکان را فراهم کرد که طول لوله کوتاهتر باشد، زیرا چگالی جیوه بیش از 13 برابر چگالی آب است.

اندازه گیری فشار جو

وقتی فشار هوا برابر یک اتمسفر استاندارد یا 101.3pa است ، ارتفاع ستون جیوه چقدر است؟ تعادل هیدروستاتیکی وقتی برقرار می‌شود که فشار ناشی از وزن ستون جیوه در ته لوله ، با فشار جوی که جیوه را در ته لوله نگه می‌دارد و مانع ریختن آن در ظرف می‌شود، برابر باشد.

بنابراین می‌خواهیم بدانیم ، طول ستون جیوه چقدر باشد تا فشاری برابر 101.3pa را درته لوله تولید کند؟ حجم جیوه برابر است با طول ستون جیوه (h) ضرب در مساحت سطح آن (A) یعنی

در نتیجه ، فشار اتمسفر بر حسب ارتفاع ستونی از جیوه که این فشار می‌تواند آن را در فشار سنج نگه دارد، اندازه گیری می‌شود.

می‌توان بر حسب حجم سیال جابجا شده سیال به کمک

نیز فشار جو را اندازه گیری کرد. البته

،

و معادله حالت گازها سنجش فشار هوا را به مراتب آسان نموده‌اند.

نويسنده : مسعود کاشانی | تاريخ : پنج شنبه 26 آبان 1390برچسب:,

| نوع مطلب : <-CategoryName-> |

پدیده هدایت مجدد IR گرمایی به سمت زمین ، اثر گلخانه‌ای (Green House Effect) نامیده می شود.

مقدمه

در خلال سالهای 1980 ، جهان از خطر گرم شدن کره زمین که در نتیجه پدیده‌ای به نام پدیده گلخانه می‌باشد، آگاهی یافت. این بار سبب اصلی این ضایعه یک محصول جانبی سمی نیست، بلکه محصول اصلی سوختن هیدروکربنها یعنی دی اکسید کربن است. در جو زمین چندین گاز وجود دارد که نقش شیشه را در یک گلخانه دارند. اینها نسبت به نور مرئی خورشید شفاف هستند و اجازه می‌دهند تا این نور به زمین برسد؛ اما نور زیر قرمزی که به طرف خارج از زمین نشر می‌یابد، توسط این گازها به تله افتاده و تبدیل به گرما می‌شود. «گازهای گلخانه‌ای» اصلی ترکیبات CFC متان و سرآمد همه ، دی اکسید کربن است.

چگونگی اتفاق افتادن اثر گلخانه‌ای

در حال حاضر غلظت گازهای گلخانه‌ای بواسطه دو عامل که هر دو ناشی از تکنولوژی امروزی است. در حال افزایش است؛ یکی تولید ترکیبات CFC که قبلا به هیچ وجه در کره زمین وجود نداشته‌اند و دیگری سوختن سوختهای فسیلی که با سرعتی فوق العاده انجام شده و هنوز هم این سرعت در حال زیاد شدن است. اگر در این شیوه تغییری داده نشود گمان می‌رود که دمای زمین بطور مداوم افزایش یابد.

این گرم شدن کره زمین باعث خواهد شد تا تغییرات شدیدی در شرایط آب و هوایی ایجاد گردد که نتایج زیانباری را به همراه خواهد داشت، که از جمله تغییر مکان

است که حاصل آن ایجاد و توسعه کویرها می‌باشد؛ تغییر در نوع محصولات کشاورزی که مشکلات اجتماعی و قحطی را به همراه خواهد داشت. ذوب شدن یخهای قطب که باعث بالا آمدن سطح آب دریاها شده و بخشهای وسیعی از زمین و بسیاری از بزرگترین و مهمترین شهرها را به زیر آب خواهد برد.

حل مشکل CFC ، در اصل و اگر چه نه در عمل ، ساده است و آن توقف ساخت آنها است (حتی دلیل عاجل دیگری برای این عمل وجود دارد و آن مسأله از بین رفتن لایه اوزون است). به هر حال نمی‌توان بدون ایجاد دی اکسید کربن ، ترکیبات کربن را سوزاند و شکی نیست که روش زندگی ما به گونه‌ای است که ناگزیر از چنین سوختنهایی هستیم. لذا واضح است که بایستی سایر منابع انرژی توسعه یابند. خواهیم دید که چرا سوختن سوختهای فسیلی بر خلاف سایر ترکیبات کربن دارای چنان اثر مضری در جو می‌باشد. سقف اکثر گلخانه‌ها را از شیشه یا نایلون ساخته شده که نور از آن عبور کرده و محوطه گلخانه را گرم می‌کند. اما حرارت ایجاد شده ناشی از تابش نمی‌تواند از شیشه یا نایلون خارج شود. در نتیجه داخل محوطه گرمتر از بیرون می‌شود. این عمل شیشه یا نایلون را

می‌گویند.

بعضی از گازهای موجود در جو نیز همین حالت را ایجاد می‌کند. کره زمین با تابش خورشید ، گرم می‌شود. اما اشعه تابشی زمین به علت وجود گازهایی مانند

،

،

،

و غیره از جو زمین خارج نمی‌شود (گاز گلخانه‌ای). بدین ترتیب اثر مثبت گلخانه آن است که از سرد شدن زیاد زمین در هنگام شب جلوگیری می‌کند و در عین حال مانع گرم شدن بیش از حد زمین در هنگام روز می‌شود. به این عمل اثر "گلخانه‌ای جو" می‌گویند که در واقع مثل پتو و پوششی برای سیاره زمین محسوب می‌شود.

مکانیسم اثر گلخانه‌ای

سطح و جو کره زمین بطور عمده توسط نور خورشید گرم می‌شود. بیشترین گستره نورخورشید که به زمین می‌رسد، در محدوده نور مرئی قرار دارد. از کل نور ورودی خورشید از تمام طول موجها ، حدود 50 درصد به سطح زمین می‌رسد. 20% بوسیله گازها (UV) بوسیله

و IR بوسیله

و

و قطره‌های آب در هوا جذب می‌شود و 30% دیگر بوسیله برف و یخ و آب و بدون آنکه جذب شود، منعکس شده به فضا بر می‌گردد.

زمین مانند هر جسم گرم دیگر ، انرژی منتشر می‌‌کند. انرژی منتشر شده از زمین نور زیر قرمز است که در گستره 4 تا 50µm قرار دارد. این ناحیه ،

نام دارد. بعضی از گازها در هوا می‌توانند زیر قرمز گرمایی با طول موجهای خاصی را جذب کنند. بنابراین تمام زیر قرمز منتشر شده از سطح و جو زمین ، مستقیما به فضا باز نمی‌گردد و در فاصله کوتاهی پس از جذب آن بوسیله مولکولهای معلق در هوا مانند

بصورت کاتوره‌ای منتشر و مجددا به سطح زمین هدایت و از نو جذب شده ، باعث گرم شدن بیشتر سطح زمین و هوا می‌شود.

نقش اثر گلخانه‌ای طبیعی در تعادل گرمایی زمین

این واقعیت که

با لایه ضخیمی از یخ پوشیده نشده است، به‌علت نقش طبیعی اثر گلخانه‌ای است. سطح زمین همان اندازه که با انرژی دریافتی از خورشید گرم می‌شود، با مکانیسم اثر گلخانه‌ای نیز گرم می‌شود. نقش جو برای زمین همانند پتو می‌باشد که در فضایی که پوشش می‌دهد مقداری از گرمای آزاد شده از جسم را حفظ می‌کند و باعث افزایش دما می‌شود.

چنانچه جوی در کار نبود و دمای میانگین سطح زمین حدود

بود. در حالیکه به خاطر وجود جو و اثر گلخانه‌ای ، این دمای میانگین

می‌باشد.

موادی که اثر گلخانه‌ای دارند

• دی اکسید کربن: انسانها و حیوانات با تنفس CO₂ پس می‌دهند. سوزاندن زغال و نفت و گاز سالانه 5 میلیون تن کربن وارد جو می‌کند. درختان ، کربن جذب می‌کنند، ولی به علت تخریب جنگلها قدرت آنها در جذب کمتر می‌شود. دی اکسید کربن به تابش خورشید اجازه رسیدن به زمین را می‌دهد، ولی از خروج تابش جلوگیری می‌کند. هر چند اقیانوسها میلیونها تن از کربن را جذب می‌کنند، ولی امروزه کربن بیشتر و سریعتر از جذب آن تولید می‌شود. دی اکسید کربن 72 درصد اثر گلخانه‌ای دارد.
   
• دی اکسید نیتروژن: کود نیتروژن دار در رطوبت خاک حل می‌شود و تولید گاز دی اکسید نیتروژن را می‌کند که 5 درصد گلخانه‌ای جو را تشکیل می‌دهد.
   
• متان: گاز متان اثر گلخانه‌ای دارد که از سنتز مواد آلی تولید می‌شود و شامل 10 درصد اثر گلخانه‌ای است.
   
• گازهای سرد کننده: برخی از گازهای بی اثر از جمله هلیوم و نیز هیدروژن از خود اثر گلخانه‌ای نشان می‌دهند که 13 درصد گلخانه‌ای جو را شامل هستند.
   
• بخار آب: بخار آب سهم قابل توجهی در گلخانه‌ای جو ندارد.

سوختهای کثیف زغال سنگ در هنگام سوختن دی اکسید کربن تولید می‌کنند، این گاز یکی از گازهای گلخانه‌ای است که می‌تواند منجر به گرم شدن دمای زمین شود.

برخی از دانشمندان معتقدند که با افزایش کارخانه‌ها و فعالیتهای صنعتی و استفاده بیش از حد از

، افزایش استفاده از وسایل نقلیه ، از بین رفتن جنگلها و مراتع میزان گازهای گلخانه‌ای چون دی اکسید کربن افزایش یافته است که این امر می‌تواند موجب گرم شدن زمین شود. هر چند فرضیه گرم شدن کره زمین هنوز بطور کامل اثبات نشده است، اما افزایش میزان دی اکسید کربن و اثر گلخانه‌ای امری غیر قابل انکار است.

اثر گلخانه‌ای و گرم شدن زمین

با افزایش میزان

و پدید آمدن اثر گلخانه‌ای ، دانشمندان پیش‌بینی کرده‌اند که میانگین دمای هوا در نتیجه افزایش میزان دی‌اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای ، به اندازه چند درجه افزایش خواهد یافت و این افزایش دما ، روی آب و هوا ، محیط زیست و

کشورهای جهان تأثیر خواهد گذاشت. دانشمندان معتقدند که گرم شدن کره زمین از مدتها پیش در جریان بوده است و بطور عمده ، علت افزایش دما به اندازه دو سوم یک درجه سانتیگراد از سال 1860 به بعد ، افزایش گازهای گلخانه‌ای می‌باشد.

گرم شدن زیاد هوا باعث ذوب توده‌های یخ در قطب شمال و جنوب می‌شود. سطح آب اقیانوسها و دریاها بالا می‌آید و این امر باعث به زیر آب رفتن سواحل پست و دلتاها و برخی جزایر خواهد شد. طول دوره‌های خشکسالی افزایش می‌یابد و در برخی مناطق میزان محصولات کشاورزی کم می‌شود. با بالا آمدن آب دریا عده زیادی از مردم به علت سیل خانه و کاشانه خود را از دست می‌دهند.

وارونگی دما و اثر گلخانه‌ای

گاهی در فصول سرد سال به علت پدیده وارونگی دما ،

بیشتر می‌شود و بهتر است بیماران قلبی و کودکان از خانه خارج نشوند. در حالت عادی در

، با افزایش ارتفاع از زمین ، دمای هوا کاهش می‌یابد و بنابراین در شرایط عادی ، هوای مجاور سطح زمین گرمتر و سبکتر از لایه‌های بالایی است و می‌تواند به راحتی به سمت بالا صعود کند و جابجا شود. اما در بعضی مواقع بخصوص در فصل زمستان وضعیت برعکس می‌شود.

یعنی در قشرهای نزدیک به سطح زمین ، با افزایش ارتفاع ، دما هم افزایش می‌یابد. زیرا در این شرایط هوای سردتر و سنگین‌تر در مجاورت زمین به حالت سکون قرار گرفته است و لایه هوای گرمی در بالای آن وجود دارد. در چنین حرکت صعودی و جابجایی هوا صورت نمی‌گیرد. وارونگی

معمولا در شب‌های آرام و بدون ابر زمستان اتفاق می‌افتد. این پدیده ممکن است در داخل یا خارج از شهرها رخ دهد. اما در شهرهای بزرگ و صنعتی مشکلات زیادی را به همراه می‌آورد.

اثر گلخانه‌ای افزوده

پدیده‌ای که دانشمندان محیط زیست را نگران می‌کند، اثر گلخانه‌ای طبیعی نیست، بلکه پدیده‌ای به نام

می‌باشد که با افزایش غلظت گازهای کم مقدار در هوا که IR گرمایی را جذب می‌کنند، سبب می‌شود. مقدار بیشتری از انرژی IR گرمایی منتشره مجددا به سمت زمین هدایت شود و از این راه میانگین دمای سطح زمین از

است، مانند اینکه چند پتو را روی هم بیاندازیم.

نويسنده : مسعود کاشانی | تاريخ : پنج شنبه 26 آبان 1390برچسب:,

| نوع مطلب : <-CategoryName-> |

پدیده هدایت مجدد IR گرمایی به سمت زمین ، اثر گلخانه‌ای (Green House Effect) نامیده می شود.

نگاه کلی

با افزایش میزان

و پدید آمدن اثر گلخانه‌ای ، دانشمندان پیش‌بینی کرده‌اند که میانگین دمای هوا در نتیجه افزایش میزان

و سایر گازهای گلخانه‌ای ، به اندازه چند درجه افزایش خواهد یافت و این افزایش دما ، روی آب و هوا ،

و

کشورهای جهان تأثیر خواهد گذاشت.

دانشمندان معتقدند که گرم شدن کره زمین از مدتها پیش در جریان بوده است و بطور عمده ، علت افزایش

به اندازه دو سوم یک درجه سانتی‌گراد از سال 1860 به بعد ، افزایش گازهای گلخانه‌ای می‌باشد.

چگونگی اتفاق افتادن اثر گلخانه‌ای

مکانیسم اثر گلخانه‌ای

سطح و جو کره زمین بطور عمده توسط نور خورشید گرم می‌شود. بیشترین گستره نورخورشید که به زمین می‌رسد، در محدوده نور مرئی قرار دارد. از کل نور ورودی خورشید از تمام طول موجها ، حدود 50 درصد به سطح زمین می‌رسد. 20% بوسیله گازها (UV) بوسیله

و IR بوسیله

و

و قطره‌های آب در هوا جذب می‌شود و 30% دیگر بوسیله برف و یخ و آب و بدون آنکه جذب شود، منعکس شده ، به فضا بر می‌گردد.

مانند هر جسم گرم دیگر ، انرژی منتشر می‌‌کند. انرژی منتشر شده از زمین نور زیر قرمز است که در گستره 4 تا 50µm قرار دارد. این ناحیه ،

نام دارد. بعضی از گازها در هوا می‌توانند زیر قرمز گرمایی با طول موجهای خاصی را جذب کنند. بنابراین تمام زیر قرمز منتشر شده از سطح و جو زمین ، مستقیما به فضا باز نمی‌گردد و در فاصله کوتاهی پس از جذب آن بوسیله مولکولهای معلق در هوا مانند

به‌صورت کاتوره‌ای منتشر و مجددا به سطح زمین هدایت و از نو جذب شده ، باعث گرم شدن بیشتر سطح زمین و هوا می‌شود.

نقش اثر گلخانه‌ای طبیعی در تعادل گرمایی زمین

این واقعیت که

با لایه ضخیمی از یخ پوشیده نشده است، به‌علت نقش طبیعی اثر گلخانه‌ای است. سطح زمین همان اندازه که با انرژی دریافتی از خورشید گرم می‌شود، با مکانیسم اثر گلخانه‌ای نیز گرم می‌شود. نقش جو برای زمین همانند

می‌باشد که در فضایی که پوشش می‌دهد مقداری از گرمای آزاد شده از جسم را حفظ می‌کند و باعث افزایش دما می‌شود.

چنانچه جوی در کار نبود و دمای میانگین سطح زمین حدود

بود. در حالیکه به خاطر وجود جو و اثر گلخانه‌ای ، این دمای میانگین

می‌باشد.

اثر گلخانه‌ای افزوده

پدیده‌ای که دانشمندان محیط زیست را نگران می‌کند، اثر گلخانه‌ای طبیعی نیست، بلکه پدیده‌ای به نام

می‌باشد که با افزایش غلظت گازهای کم مقدار در هوا که IR گرمایی را جذب می‌کنند، سبب می‌شود. مقدار بیشتری از انرژی IR گرمایی منتشره مجددا به سمت زمین هدایت شود و از این راه میانگین دمای سطح زمین از

است، مانند اینکه چند پتو را روی هم بیاندازیم.

گازهای گلخانه‌ای

گازهای اصلی تشکیل دهنده هوا ، (

) به علت داشتن گشتاور دو قطبی ، نمی‌توانند نور زیر قرمز را جذب کنند. گازهایی که در گرم شدن گلخانه‌ای زمین دخالت دارند،

،

،

و سایر گازها به مقدار کم می‌باشند. علت شبهای سرد بیابان با وجود روزهای بسیار گرم ، نبودن

در جو این مناطق می‌باشد.

دی‌اکسید کربن

حدود یک چهارم اثر گلخانه‌ای ناشی از جذب نیمی از IR گرمایی بازتاب شده در گستره طول موج 14 تا 16 میکرومتر ، توسط مولکولهای دی‌اکسید کربن می‌شود. افزایش غلظت

در جو ، از خارج شدن مقدار بیشتر IR باقیمانده جلوگیری کرده و باعث گرم شدن بیشتر هوا می‌شود.

بخار آب

بخار آب ، بیشترین گاز گلخانه‌ای در جو زمین است و علت پدید آمدن حدود دو سوم این اثر می‌باشد و معمولا IR گرمایی در گستره

7.5µm - 5.5 را جذب می‌کند. ارتعاشهای دیگری در آب وجود دارند که نور زیر قرمز با طول موج 12µm را جذب می‌کند.

متان

از نظر اهمیت در میان گازهای گلخانه‌ای پس از دی‌اکسید کربن و آب قرار دارد. در مقایسه با

به ازای هر مولکول اثر گرم شدن کره زمین با افزایش متان 23 برابر بیشتر از اثر مربوط به

است. اما امروزه افزایش مولکولهای

، درحدود 80 تا 90 برابر افزایش مولکولهای متان می‌باشد. بنابراین اهمیت متان در گرم شدن کره زمین کمتر است.

روش پیشگیری از مکانیسم گلخانه‌ای افزوده

• جایگزین کردن سوختهایی مثل نفت و زغال سنگ در نیروگاهها با گازهای طبیعی برای کاهش CO₂.
   
• حذف کردن شیمیایی CO₂ خروجی از نیروگاهها توسط دوغابی از کلسیم سیلیکات.
   
• حذف متان از طریق واکنش با رادیکالهای آزاد هیدروکسیل.
   
• دفن بهداشتی زباله‌ها برای کاهش انتشار متان از واپاشی غیرهوازی زباله‌ها.
   
• گازهایی مثل کلروفلوئوروکربنها ، دی‌اکسید نیتروژن و سایر آلاینده‌ها هم در ایجاد اثر گلخانه‌ای افزوده تأثیر دارند.

نويسنده : مسعود کاشانی | تاريخ : پنج شنبه 26 آبان 1390برچسب:,

| نوع مطلب : <-CategoryName-> |