Министерство образования Российской Федерации

Нижегородский государственный архитектурно-строительный

университет

В.А. ЯБЛОКОВ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В АТМОСФЕРЕ

Утверждено редакционно-издательским

советом университета в качестве

учебного пособия

Нижний Новгород - 2004

ББК 20я7

Я 14

УДК 5

Рецензенты:

Докт. хим. наук, профессор Нижегородского государственного

университета им. Н.И. Лобачевского Н.В. Карякин

Докт. хим. наук, профессор Нижегородского государственного

технического университета В.Р. Карташов

Яблоков В.А. Физико-химические процессы в атмосфере. Учебное пособие. -Н. Новгород: Нижегород. гос. архит. - строит. ун-т , 2004.- с.

ISBN 5-85941 – 335-7

Рассматривается эволюция атмосферы, строение и состав, радиационный, тепловой и водный баланс, оптические и электрические явления, происходящие в атмосфере. Особое внимание обращается на физико-химические процессы, ответственные за состояние и состав озонового слоя, парниковый эффект, кислотные дожди.

Учебное пособие предназначено для студентов естественнонаучных факультетов, специализирующихся в области теплогазоснабжения и вентиляции, эксплуатации теплогенерирующих установок, защиты окружающей среды.

ББК 20я 7

ISBN 5 – 87941 – 335 –7

ã ННГАСУ, 2004

Введение

Геосферы планеты Земля имеют сложное строение и химический состав. Земной шар состоит из ядра, мантии и земной коры. Океаны, моря, реки и озера, образующие гидросферу Земли, покрывают 3/4 поверхности планеты. Атмосфера, окружающая планету, представляет собой газообразную оболочку.

Ядро – центральная часть планеты состоит из таких элементов как: железо Fe (~ 80%), никель Ni и кобальт Co с незначительными примесями кремния Si, углерода С, алюминия Al и кислорода О.

Мантия – силикатная оболочка, охватывающая металлическое ядро, содержит в составе силикатов кислород О, железо Fe, кремний Si, алюминий Al, магний Mg, серу S, кальций Ca и натрий Na.

Земная кора покрывает мантию слоем, средняя толщина которого составляет всего 35 км. Из 6371 км от центра до поверхности Земли 3471 км приходится на ядро и 2900 км – на мантию, включая тончайший слой земной коры.

Земную кору можно назвать «кислородной сферой», т. к. основную её массу составляет кислород (47%), связанный в виде различных химических соединений с кремнием (29,5%) и алюминием (8,05%), а также железом, кальцием, натрием, калием, магнием и титаном. На перечисленные выше девять химических элементов приходится 99,48% массы земной коры, в то время как на все остальные элементы периодической системы Д.И. Менделеева остается лишь 0,52% массы.

Гидросфера – прерывистая водная оболочка – совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши, основную массу которой составляет вода Н₂О.

Атмосфера – это газовая оболочка, окружающая Землю. Нижний слой атмосферы (5,6 км) содержит половину всего воздуха. Вторая половина воздуха практически сосредоточена до высоты 11,3 км. По мере удаления от поверхности концентрация и давление газа падают, достигая ничтожных значений.

Вблизи поверхности атмосфера состоит из молекулярного азота N₂ (78,08 об. %), кислорода О₂ (20,95 об. %) аргона Ar (0,93 об. %), углекислого газа CО₂ (0,036 об. %). На долю других газов (гелий He, криптон Kr, водород H₂, озон O₃), входящих в состав атмосферы, приходится всего 0,004%. Состав газовой смеси изменяется с высотой. По мере удаления от поверхности растет доля легких газов. На большом удалении от Земли преобладающими газами становятся гелий и водород.

Исследованиями атмосферы, её физико-химического состояния занимается наука метеорология [6]. Исследование физического состояния и химического состава атмосферы осуществляется странами с помощью международных программ изучения глобальных атмосферных процессов.

Для человека атмосфера является средой обитания на поверхности Земли. Изучение строения атмосферы, состава газовых компонентов и их свойств, радиационного режима, оптических и электрических процессов в нижних и верхних слоях атмосферы позволяет человеку избежать действий, которые могли бы оказать отрицательное влияние на её состояние.

Вопросы для проверки знаний. Упражнения

1. Что называется атмосферой?

2. Назовите геосферы планеты и дайте их характеристику

3. Почему земную кору можно назвать кислородной сферой?

4. Можно ли назвать атмосферу вблизи поверхности Земли средой обитания человека?