2009 01 01 0830

O W V4iliw<« S J DulT>    JU) i

ISBN WMWI. 15.124-1.0By WN PfcN *HI>

26    2. Atmosfera ziemska

PRZYKŁAD 2.2

Energia promieniowania elektromagnetycznego o długości fali 100 nm

Dla jednego fotonu

_r hc 6.6 - 10^V J • s • 3.0 I0‘ m • S"¹ ' ^_ T “    I CK) • I0-* m

= 2.0 -10 ^u J/loton    (2.6)

natomiast dla I mola fotonów

E = 2.0 • 10 '* • 6.0 • 10²* = 1200 kJ • mol’¹ Energia 1200 lej ■ mol ' związana jest z promieniowaniem o długości fali 100 nm.

1

k < 240 nm. Niektóre zdysocjowane cząsteczki pozostają w postaci atomów, podczas gdy inne ulegają rekombinacji (łączą się ponownie) i wówczas w termosferze tworzą się rozmaite indywidua chemiczne, np. NO. Względna proporcja atomów do cząsteczek wzrasta wraz. z. wysokością i przy 120 km n.p.m. stężenie atomów tlenu odpowiada w przybliżeniu stężeniu cząsteczek ditlenu. Znaczna ilość azotu, ale mniejsza niż tlenu, również jest obecna w postaci atomów. Ze względu na fakt. ze znaczna część gazowego azotu i tlenu występuje w postaci atomów, średnia masa molowa. •V/,. jest mniejsza niż. 28,96 g • mol^-1, charakterystyczna dla niższych warstw atmosfery.

Oprócz rozrywania wiązań energia promieniowania słonecznego powoduje również jonizację zarówno cząsteczek jak i atomów [reakcje (2.7) i (2.8)|. Z tego powodu warstwa atmosfery powyżej mezopauzy jest alternatywnie określana mianem jtmosfery.

N; + hv(k % 80 nm) -* 2 N⁺ + e    AH° = 1500 kJ • mol^-1    (2.7)

O + hv{k « 91 nm) — 0⁺ + c    AH° = 1310 kJ • mol^-1    (2.8)

2

Należy zwrócić uwagę, że zastosowano tutaj standardową entalpię (ciepło reakcji) zamiast entalpii swobodnej do opisu przemian energetycznych reakcji w atmosferycznej fazie gazowej. Jest to dogodne, ponieważ temperatura i ciśnienie wywierają mniejszy wpływ na entalpię niż na entalpię swobodną. Ponadto pozwala to na opis energetyki rozrywania i tworzenia się wiązań, poza statycznym rozpatrywaniem całego układu.

W obszarach atmosfery, w których absorbowana jest energia powodująca jonizację, zachodzą również w pewnym stopniu odwrotne endotermiczne reakcje wychwytu elektronu z uwolnieniem energii w postaci energii kinetycznej. Stanowi to wyjaśnienie występowania w termosferze wysokich temperatur termodynamicznych. Rozpatrując warstwę atmosfery leżącą bliżej powierzchni Ziemi, ale nadal pozostając w tej samej warstwie, obserwujemy słabszy strumień promieniowania o mniejszej energii, w wyniku czego wartość temperatury oraz populacja atomów i jonów maleje.