Dvadeset treće predavanje

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 1

CILJEVI PREDAVANJA

Radijacioni bilans Zemlje Koju količinu energije

Sunce emituje? Solarna konstanta ili

insolacija (S0) Albedo (a) Koji gasovi doprinose

efektu staklene bašte? Vrste vibracija molekula

CO2

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

objasni radijacioni bilansZemlje

objasni albedo i insolaciju odredi koji gasovi

atmosfere mogu doprinetiefektu staklenika.

Radijacioni bilans Zemlje Koju količinu energije

Sunce emituje? Solarna konstanta ili

insolacija (S0) Albedo (a) Koji gasovi doprinose

efektu staklene bašte? Vrste vibracija molekula

CO2

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

objasni radijacioni bilansZemlje

objasni albedo i insolaciju odredi koji gasovi

atmosfere mogu doprinetiefektu staklenika.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 2

0,5°C

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 3

Globalna temperatura vazduha na Zemlji je porasla za oko 0.5oCtokom zadnjih 100 godina

0,5°C

Staklo propuštakratkotalasnoSunčevo zračenjea apsorbuje, pazatim reemitujezračenje većih λ.

Ova dva procesadovode dozagrevanjavazduha ustaklenoj bašti.

Staklo propuštakratkotalasnoSunčevo zračenjea apsorbuje, pazatim reemitujezračenje većih λ.

Ova dva procesadovode dozagrevanjavazduha ustaklenoj bašti.

STAKLOSTAKLO ≡≡ HH22O i COO i CO22

4 Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

5Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

intenzitetsolarnogzračenja

površinapovršinaZemlje iZemlje iatmosferaatmosfera

intenzitetsolarnogzračenja

površinapovršinaZemlje iZemlje iatmosferaatmosfera

6Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Dolaznasolarna

radijacija

Odlazećakratkotalasna

radijacija

Odlazećadugotalasna

radijacija

Dolaznasolarna

radijacija

Odlazećakratkotalasna

radijacija

Odlazećadugotalasna

radijacija

7Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Koju količinu energijeSunce emituje?

Koju količinu energijeSunce emituje?

8Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 9

Sunčevu radijaciju čini zračenje celog vidljivog delaspektra, kao i UV i IC područja.

10μm

ZračenjeSunca

ZračenjeZemlje

500nm

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 10

200nm 3000nm

Sunce emituje veći deo svoje energije u području UV, VIS i IC delaelektromagnetnog spektra. Odlazeća radijacija je u IR oblasti, samaksimalnim intenzitetom na 10 μm (tj. između 2 i 40 μm).

• na spoljašnjem delu atmosfere• iznad ekvatora• u podne• oko 1360 W/m2

11Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Sunce

Zemljinaatmosfera

P = RZ2π = (6370km)2 π = 1.27∙1014m2

1370W/m2 ∙ 1.27∙1014m2 = 1.74 ∙101.74 ∙101717WW

12Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Frakcija solarne energije koja se reflektujenazad u svemir se naziva albedo.

Različiti delovi Zemlje (njena površina i oblaci)imaju različiti albedo.

Cela planeta Zemlja reflektuje oko 30%upadnog Sunčevog zračenja nazad u svemir.

a = 0.30a = 0.30

Frakcija solarne energije koja se reflektujenazad u svemir se naziva albedo.

Različiti delovi Zemlje (njena površina i oblaci)imaju različiti albedo.

Cela planeta Zemlja reflektuje oko 30%upadnog Sunčevog zračenja nazad u svemir.

a = 0.30a = 0.30

13Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Skoro 2/3 globalnogalbeda Zemlje je usledoblaka (67%).

Molekuli gasova i česticeu vazduhu(oko 20%).

Površina Zemlje(oko 13%).

Erupcioni oblak neposredno pre erupcije

Skoro 2/3 globalnogalbeda Zemlje je usledoblaka (67%).

Molekuli gasova i česticeu vazduhu(oko 20%).

Površina Zemlje(oko 13%).

Čestice pepela pomešane sa kišnicom

14Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Visok albedo (sneg, led, pesak)

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 15

Nizak albedo (šume, voda)

EEapsorbovanoapsorbovano == 0.7 ∙0.7 ∙ SS00 ∙∙ RRZZ22 ππ

ŠtefanŠtefan--Bolcmanov zakonBolcmanov zakonEEemitovanoemitovano= P= P ∙∙ σσTT44

EEemitovanoemitovano = (4= (4RRZZ22 ππ)) σσTT44

EEapsorbovanoapsorbovano = E= Eemitovanoemitovano0.70.7 SS00 ∙∙ RRZZ

22 ππ = (4= (4RRZZ22 ππ)) σσTT44

T =T = --1818°°CC

Zemlja

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 16

EEapsorbovanoapsorbovano == 0.7 ∙0.7 ∙ SS00 ∙∙ RRZZ22 ππ

ŠtefanŠtefan--Bolcmanov zakonBolcmanov zakonEEemitovanoemitovano= P= P ∙∙ σσTT44

EEemitovanoemitovano = (4= (4RRZZ22 ππ)) σσTT44

EEapsorbovanoapsorbovano = E= Eemitovanoemitovano0.70.7 SS00 ∙∙ RRZZ

22 ππ = (4= (4RRZZ22 ππ)) σσTT44

T =T = --1818°°CC

Prosečnatemperatura napovršini Zemlje

33 °C

+15 °C

-18 °C

33 °CEfekat stakleneEfekat staklene

baštebašte

Temperatura na osnovuradijacionog bilansa

17Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Efekat staklene bašte omogućava daEfekat staklene bašte omogućava dasrednja temperatura na Zemljinojsrednja temperatura na Zemljinoj

površini bude veća za oko 33površini bude veća za oko 33ººC, nego štoC, nego štobi bila da atmosfera nije prisutnabi bila da atmosfera nije prisutna

Efekat staklene bašte omogućava daEfekat staklene bašte omogućava dasrednja temperatura na Zemljinojsrednja temperatura na Zemljinoj

površini bude veća za oko 33površini bude veća za oko 33ººC, nego štoC, nego štobi bila da atmosfera nije prisutnabi bila da atmosfera nije prisutna

18Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

O: Gasovi koji mogu da apsorbuju ICzračenje (0.7 – 500 μm)

Kraća DužaTalasna dužina

Molekul disosuje Molekul vibrira Molekul rotira

Kraća DužaTalasna dužina

UV IC Mikrotalasi

19Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Molekul mora da poseduje molekulskevibracijeOvo isključuje uticaj monoatomskih gasova. (Zbog toga jeargon, treći najrasprostranjeniji konstituent atmosferetransparentan prema IC zračenju)

Molekulska vibracija mora da dovodi dopromene dipolnog momentaKod homonuklearnih dvoatomskih molekula ne dolazi dopromene dipolnog momenta, oni nisu IC aktivni. Zbog togaN2, O2 ne doprinose efektu staklene bašte.

Molekul mora da poseduje molekulskevibracijeOvo isključuje uticaj monoatomskih gasova. (Zbog toga jeargon, treći najrasprostranjeniji konstituent atmosferetransparentan prema IC zračenju)

Molekulska vibracija mora da dovodi dopromene dipolnog momentaKod homonuklearnih dvoatomskih molekula ne dolazi dopromene dipolnog momenta, oni nisu IC aktivni. Zbog togaN2, O2 ne doprinose efektu staklene bašte.

20Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

1. Simetrične valencionevibracije

2. Asimetrične valencionevibracije

3. Deformacionevibracije u ravni

4. Deformacione vibracijevan ravni

3. Deformacionevibracije u ravni

4. Deformacione vibracijevan ravni

-- +

+- -

1. Simetrične vibracijeIC NEAKTIVNA

2. Asimetrične vibracije

+- -

-

+-3. Deformacionevibracije u ravni

4. Deformacionevibracije van ravni

H2OCO2CH4O3N2OCFC (freon)

H2OCO2CH4O3N2OCFC (freon)

24Hemija životne sredine I (T. Anđelković)