空氣

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空氣係指地球大氣層入便嘅氣體,其中有 78%係氮氣,21%係氧氣,重有好多稀有氣體同雜質。空氣嘅成分唔係固定嘅,隨住高度嘅改變、氣壓嘅改變,空氣嘅組成比例亦會改變。之不過長期以嚟啲人一直認為空氣係一挺單一嘅物質,直到後嚟法國科學家拉瓦錫通過實驗首先得出咗空氣係有氧氣同氮氣組成嘅結論。19世紀末,科學家又通過大量嘅實驗發現,空氣入便重有呢啲稀有氣體。

喺自然狀態下空氣係冇味嘅。

空氣入便嘅氧氣對於所有需氧生物嚟講係必須嘅。所有動物需要呼吸氧氣。除此之外植物利用空氣入便嘅二氧化碳光合作用,二氧化碳係近乎所有植物嘅唯一嘅碳來源。

成分[編輯]

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氮氣係一挺化學上好鬼惰性嘅氣體。要通過固氮佢先可以進入氮循環,能夠被生物利用。生物嘅胺基酸需要氮。通過反硝化作用氮返到空氣入便。喺技術上啲人用哈勃固氨法會將空氣入便嘅氮加工為肥料。固氮同反硝化作用基本上互相抵消,對空氣入便嘅氮濃度冇影響。喺深潛嘅過程中(潛水深度大過60米)壓縮空氣樽入便嘅氮就要被氦代替,唔係嘅話溶喺血入便嘅氮會導致氮麻醉

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氧係一挺重要嘅氧化劑,佢會令到空氣有氧化嘅作用。幾乎所有化學燃燒同生理呼吸都需要氧。空氣入便嘅氧係通過光合作用產生嘅。喺成個地球歷史通過光合作用產生嘅氧嘅總量大概係今日空氣入便氧嘅總量嘅20倍。

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氬係一挺惰性氣體。佢基本上唔參加化學反應。於是乎喺焊接嗰陣氬用嚟做保護氣。重有,因為佢嘅導熱性相對差過空氣,於是乎佢亦被用作窗玻璃之間嘅隔熱氣體。

水蒸氣[編輯]

按照空氣濕度嘅唔同,空氣入便可以含0至4%體積比嘅水蒸氣。一般空氣入便水蒸氣嘅含量喺0.1%體積比(極地)至3%體積比(熱帶)之間。近地面嘅水蒸氣平均含量為1.3%。

隨時間嘅變化[編輯]

空氣成分嘅濃度係亞穩定嘅。喺一個人生存嘅時間里裏面佢嘅變化好細,之不過佢唔係自然常數。喺地球歷史上大氣層不斷變化,佢組成成分曾經幾次大幅度變化。今日嘅大氣層組成成分係大概3.5億年前形成嘅。

家下空氣成分變化最大嘅係工業化開始後二氧化碳嘅成分增加咗大概40%。有人認為呢個人為嘅溫室效應導致咗全球變暖。

因為少量氣體嘅總量好細,於是乎佢哋嘅變化幅度可以好大,人嘅生產同其他自然現象(比如火山活動)就可以喺短期導致佢濃度嘅波動。

隨空間嘅變化[編輯]

以上畀出嘅數值基本上到100千米高度唔變。之不過因為唔同高度,大氣化學嘅反應各不相同,於是乎喺唔同高度上特別係少量氣體嘅濃度可以有好大嘅差別。喺100千米以上重嘅氣體嘅濃度下降。於是乎喺高空氫同氦嘅濃度比喺地面高得多,不過嗰啲入便嘅空氣密度亦要低得多。

低濃度物質[編輯]

除以上列出嘅主要成分外,空氣重包括少量甲烷二氧化硫(7千米以上驟減)、一氧化碳臭氧

其他少量氣體包括:

二氧化碳[編輯]

二氧化碳最重要嘅生理作用係為光合作用提供,於是乎空氣入便二氧化碳嘅含量對植物嘅生長影響好大。因植物光合作用隨光嘅存在而開始或者停止,於是乎近地面嘅二氧化碳嘅濃度周時起伏。喺植被豐富嘅地方,近地面嘅二氧化碳嘅濃度喺日頭最低,晚黑最高。重有除熱帶外,近地面嘅二氧化碳嘅濃度重隨季節起伏。喺北半球三月至四月佢濃度最高,十月或十一月最低。人嘅活動亦會影響近地面嘅二氧化碳濃度。比如冬季隨住取暖嘅開始,二氧化碳嘅濃度提高。

臭氧[編輯]

衡量臭氧濃度嘅係多布森單位,而唔係佢嘅濃度,原因係因為臭氧係一挺好活躍嘅氣體,佢可以好快形成,好快分解,佢嘅濃度隨高度、天氣、溫度、其他物質嘅存在同時間變化好大。

一氧化碳[編輯]

一氧化碳係一挺冇色嘅易燃毒氣。佢由唔完全燃燒而產生。喺血液中佢可以更容易同紅血球結合,甚至乎阻止氧嘅運輸而令人致死,對進行光合作用嘅植物佢亦有危害。未經處理嘅汽車廢氣中含大概4%嘅一氧化碳。空氣入便一氧化碳嘅主要來源係植物燃燒。吸煙亦會排放一氧化碳。

物理特性[編輯]

密度[編輯]

喺標準狀況下空氣密度為1.293kg/m3。

壓力[編輯]

氣壓係位於一個地點上方空氣受地球引力導致嘅靜態嘅重力造成嘅壓力。氣壓除根據測量高度變化外重受溫度同空氣動力嘅影響。喺海平面一平方米上嘅空氣壓力大概係10000千克。

溫度[編輯]

氣溫係指近地面嘅空氣喺唔受太陽輻射加熱或地面熱源加熱嘅情況下嘅溫度。

唔同應用對於氣溫嘅定義唔一樣。喺氣象學中氣溫被定義為地面以上兩米高處嘅溫度。

濕度[編輯]

濕度係水蒸氣喺空氣入便嘅成分。

其他[編輯]

喺標準狀態下空氣嘅聲速為331.5m/s。

乾燥空氣嘅摩爾質量為28.9634g/mol。

喺標準狀態下空氣對可見光折射率大概係1.00029。佢隨氣壓、氣溫同空氣成分變化。特別濕度對摺射率嘅影響比較大,相應地光速喺空氣入便亦隨之改變。

比熱容

  • cp = 1,005 J/(kg K) = 0,279 kWh/(Tonne K)(等壓過程)
  • cv = 718 J/(kg K) = 0,199 kWh/(Tonne K)(等體過程)

唔含水蒸氣嘅空氣被嗌做乾空氣。乾空氣嘅氣體常數為2.8704*10**6erg g**(-1) K**(-1),平均分子量=28.966g mol**(-1) ,定壓比熱=7R/2=0.240 cal g**(-1) K**(-1),乾空氣定容比熱 =5R/2=0.171 cal g**(-1) K**(-1)。

空氣污染同保護[編輯]

空氣污染係對空氣嘅環境污染,佢係通過蒸汽氣溶膠同有味物質對自然嘅空氣成分造成嘅變化。

喺過去幾年,發達國家嘅空氣污染情況有所好轉,但溫室氣體嘅釋放依然不斷上升。喺第三世界同新工業化國家(好似中國),空氣污染依然係一個好嚴重嘅問題。

文化意義[編輯]

希臘哲學入便嘅四元素說列空氣為世界萬物嘅基本組成部分之一。同空氣相應嘅正多面體係正八面體。