Aesdifaeger

Vapaa kuvaus

Aloituksia

6

Kommenttia

186

  1. Näyttää+Suomi24:ssä+taas+olevan+ongelmia+eli+viestit+jotka+mukamas+eivät+mene+lävitse+palvelinvirheen+vuoksi+tulevatkin+sitten+näkyviin+viiveellä.+Tässä+nyt+kuitenkin+viimeisin+versio+aloituksestani.
  2. Huomasin+tämän+ja+muistin+että+aiheesta+on+palstalla+ollut+keskustelua.https://phys.org/news/2021-08-thwaites-glacier-significant-geothermal-beneath.htmlTuossa+siis+uutta+tietoa+Thwaitesin+alla+sijaitsevasta+geotermisen+lämmön+lähteestä+alueen+geomagneettisen+kentän+kartoituksen+perusteella.+Kyseinen+lämmön+lähde+on+ollut+olemassa+miljoonien+vuosien+ajan+eli+se+koko+havaintohistoriamme+ajan+on+vaikuttanut+jäätikön+virtauksen+nopeuteen.+"[...]+there+is+a+conspicuously+large+amount+of+heat+from+Earth's+interior+beneath+the+ice,+which+has+likely+affected+the+sliding+behavior+of+the+ice+masses+for+millions+of+years.+""[...]+geothermal+heat+flow+of+up+to+150+milliwatts+per+square+meter+can+occur+beneath+Thwaites+Glacier.+"Geotermisen+lämmön+vaikutus+jäätikön+virtauksen+nopeuteen+ja+sen+herkkyyteen+ulkoisten+olosuhteiden+muutoksille+(agw)+on+vielä+kysymysmerkki.+Jos+alueen+jäävirrat+ovat+lämmityksen+vuoksi+herkemmin+liikkuvia+kuin+esimerkiksi+Itä-Antarktiksella+niin+Thwaitesin+virta+voi+olla+aiemmin+arvioitua+herkempi+merellä+jäätikön+reunassa+olevan+alueen+sulamiselle.Ennen+lähtemistä+hurjaan+laukkaan+voisitte+pitää+mielessänne+sen,+että+tuo+geoterminen+lämmön+lähde+on+ollut+olemassa+koko+ajan+eikä+siis+ilmaantunut+äskettäin.+Se+vaikuttaa+Thwaitesin+jäävirran+virtausnopeuteen+mutta+tuo+vaikutuskin+on+ollut+olemassa+koko+ajan.+Geotermisen+toiminnan+ja+lämpötehon+ei+siis+ainakaan+tuon+tutkimuksen+perusteella+todettu+yhtäkkiä+lisääntyneen+tai+muuttuneen.Tänään+18.8.2021+Nature+Communications+earth+&+geoscience+lehden+verkkoversiossa+julkaistu+tutkimusartikkeli+löytyy+ainakin+toistaiseksi+kokonaan+luettavana+tästä:https://www.nature.com/articles/s43247-021-00242-3Jos+se+jatkossa+menee+maksumuurin+taakse+niin+artikkelia+voi+yrittää+hakea+sci-hub+-+palvelun+kautta+doi+-+koodilla+10.1038/s43247-021-00242-3+Vielä+toistaiseksi+haku+tuolla+numerolla+tuottaa+"ei+löydy"+ilmoituksen.
  3. Lisäsin+aiempaan+lämpösäteilyn+roolia+käsittelevään+keskusteluunhttps://keskustelu.suomi24.fi/t/15441227/energian-siirtyminen-lamposateilyn-avulla#comment-109400553kaksi+viestiä+(109400553+ja+109400821)+liittyen+kaasujen+emissiviteettien+laskemiseen+huoneenlämmössä.
  4. Katsotaan+edellisen+perusteella+miten+kaasun+spektriviivojen+sijainti+vaikuttaa+kaasun+emissiviteettiin+matalassa+lämpötilassa.+Spektriviivojensa+kohdalla+kaasu+voi+paksuna+kerroksena+olla+korkeintaan+yhtä+tehokas+säteilijä+kuin+musta+kappale.+Spektriviivojen+välisellä+aallonpituusalueella+kaasu+ei+säteile+käytännössä+lainkaan.+Tehdään+siis+oletus,+että+kaasu+käyttäytyy+spektriviivojensa+kohdalla+kuten+musta+kappale+(paksu+kerros+kaasua).+Tu+oletus+on+Howellin+oppikirjassa+erään+laskentamenetelmistä+perusteena.Planckin+lakia+on+ikävä+pyöritellä+ilman+taulukkolaskentaohjelmaa.+Esimerkiksi+tällä+sivulla+olevalla+laskurilla+saa+Planckin+säteilylaista+mustan+kappaleen+spektrin+intensiteetit+esille+ja+voi+laskea+myös+valitulle+aallonpituusvälille+osuvan+säteilyn+tehon.https://www.spectralcalc.com/blackbody_calculator/blackbody.phpOtetaan+huoneenlämpöinen+kappale+(20+astetta)+eli+T=293K+ja+emissiivisyys+ε=1+eli+musta+kappale.+Kun+valitsee+aallonpituusalueeksi+ultravioletista+hyvin+pitkäaaltoiseen+infrapunaan+eli+0.01µm+(lower+limit)+ja+1000µm+(upper+limit)+niin+säteilytehoa+tuolle+välille+tulee+133.027W/m²+steradiaania+kohti.+Tuo+vastaa+käytännössä+koko+mustan+kappaleen+spektriä.Kun+valitsee+aallonpituusalueeksi+0.4+µm+ja+2+µm+eli+lyhytaaltoisen+infrapunan+ja+näkyvän+valon+niin+säteilytehoksi+tulee+0.0000074+W/m²+steradiaania+kohti.Kun+valitsee+aallonpituusalueeksi+0.01+µm+ja+0.4+µm+eli+ultravioletin+säteilyn+niin+säteilytehoksi+tulee+1.9E-46++W/m²+steradiaania+kohti.+Tuo+tarkoittaa+lukua,+jossa+on+desimaalipisteen+jälkeen+45+nollaa+ennenkuin+tulee+ensimmäinen+nollasta+poikkeava+numero.On+siis+varsin+selvää,+että+huoneenlämmössä+olevan+pelkkiä+UV-alueen+absorptioviivoja+omaavan+kaasun+(N₂)+emissiviteetti+lämpösäteilylle+on+niin+paljon+pienempi+kuin+mustan+kappaleen+emissiviteetti+että+käytännössä+sitä+voi+pitää+nollan+suuruisena.+Hapella+(O₂)+sen+sijaan+on+emissioviivoja+noin+1.26...1.28+µm+ja+2µm+paikkeilla+(2.02+...+2.06+µm),+kts+esim+https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-02151491/documentMustan+kappaleen+spektrin+säteilyteho+on+tuon+laskurin+mukaan+välillä+2.02...2.06+µm+vain+4.8E-6+W/m²+steradiaania+kohti.+Jos+happi+käyttäytyisi+tuolla+spektrin+välillä+kuten+täydellisen+musta+kappale+(mitä+se+ei+tee)+niin+hyvin+paksun+happikerroksen+emissiviteetti+ε+huoneenlämmössä+voisi+olla+enintään+ε+=+4.8E-6/133.027+=+3.6E-8+=+0.000000036Paksun+happikerroksen+läpäisevyys+huoneenlämpötilassa+olevan+pinnan+ulospäin+lähtevälle+mustan+kappaleen+lämpösäteilylle+olisi+siis+1-0.000000037+eli+99.999996%.+Paksun+typpikerroksen+läpäisevyys+samaiselle+lämpösäteilylle+olisi+99.9999999999999...%+eli+sen+emissiviteetti+ε+olisi+hyvin+tarkkaan+nollan+suuruinen.On+siis+varsin+selvää,+että+happi+ja+typpi+eivät+Maapallon+pinnan+ulospäin+lähettämää+säteilyä+pysäytä+pinnan+lämpöbudjetin+ja+ilmaston+kannalta+katsottuna+merkittävissä+määrin.+Alaspäin+tulevan+Auringon+säteilyn+osalta+hapen+lähi-infrapuna-alueen+absorptiolla+sen+sijaan+on+jonkin+verran+vaikutusta.+Ilmakehän+hiilidioksidin+emissiviteetin+käsittely+huoneenlämmössä+tuolla+yksinkertaistetulla+tavalla+olisi+sikäli+hankalaa+että+a)+kaasulla+on+selkeästi+Maapallon+pintaa+vastaavan+mustan+kappaleen+spektrin+alueelle+osuvia+absorptioviivoja+ja+b)+ilmakehässä+oleva+hiilidioksidi+ei+laskelmien+kannalta+katsottuna+ole+paksu+kun+sen+jokainen+absorptioviiva+ympäristöineen+ei+ole+saturoitunut.+Howellin+kirjassa+on+laskettu+sivulla+426+esimerkki+9.3+kuuman+(830K),+hyvin+paksun+ja+10+ilmakehän+paineessa+olevan+hiilidioksidikerroksen+emissiviteetistä+yksinkertaistetun+mallin+mukaisesti.
  5. Lämpösäteilyä+voi+lähettää+kappale+tai+aine,+jolla+on+nollasta+poikkeavaa+emissiivisyyttä+jollakin+aallonpituudella.+Mustalla+kappaleella+emissiivisyys+ε+on+ykkönen+kaikilla+aallonpituuksilla.+Mikään+kappale+tai+aine+ei+termodynaamisessa+tasapainotilassa+ollessaan+lähetä+lämpösäteilyä+millään+aallonpituudella+enempää+kuin+samassa+lämpötilassa+oleva+musta+kappale.+Mustan+kappaleen+lähettämän+lämpösäteilyn+intensiteetti+U(λ,T)+avaruuskulmaa+(steradiaania)+ja+aallonpituutta+kohti+on+Planckin+lain+mukaan+tunnetustiU(λ,T)+=+(2hc²/λ⁵)/(exp(hc/λkT)-1),+missä+c+on+valon+nopeus,+h+on+Planckin+vakio+(h=6.62607015×10⁻³⁴+J/Hz),+k+on+Boltzmannin+vakio+(k=1.38064852×10⁻²³+J/K),+T+lämpötila+kelvineinä+ja+λ+aallonpituus+metreinä.Steradiaani+(sr)+on+avaruuskulman+yksikkö+ja+joka+suuntaan+katsottu+avaruuskulma.+Pallon+keskipisteeseen+joka+suunnasta+näkyvän+pallopinnan+avaruuskulma+on+4π+suuruinen+eli+noin+12.566+steradiaania.Tuohon+lukuarvot+sijoittamalla+on+helppo+nähdä,+että+huoneenlämpöisen+mustan+kappaleen+emissioteho+U+ultraviolettialueella+on+häviävän+pieni+eli+vain+UV-alueen+tai+näkyvän+valon+emissioviivoja+omaavat+kaasut+eivät+pysty+säteilemään+lämpösäteilyä+huoneenlämmössä.+Lyhytaaltoisen+infrapunan+alueella+olevistakaan+viivoista+ei+ole+merkittävää+apua.Jos+summaa+(eli+integroi)+tuon+U(λ,T)+yli+kaikkien+aallonpituuksien+ja+yli+koko+avaruuskulman+saa+lopputulokseksi+tutun+Stefan-Boltzmannin+lain+eli+säteilijän+ulospäin+näkyvää+pinta-alaa+kohti+mustan+kappaleen+lähettämän+säteilyn+intensiteetti+on+J+(wattia+per+neliömetri)J+=+σT⁴,+jossa+Stefan-Boltzmannin+vakio+σ+onσ+=+2π⁵k⁴/15c²h³+eli+likimain+5.670374×10⁻⁸+W/m²K⁴Wienin+siirtymälain+mukaan+mukaan+mustan+kappaleen+spektrin+maksimi-intensiteetti+sattuu+lämpötilassa+T+aallonpituudelle+λₒ+=+0.002898/T+jossa+T+on+lämpötila+kelvineinä+ja+λₒ+maksimi-intensiteetin+aallonpituus+metreinä.+Kun+lämpötila+on+293+K+niin+maksimin+aallonpituus+on+0.00000989m+eli+9.89µm.Nämä+kaikki+ovat+mustan+kappaleen+säteilyyn+liittyviä+asioita,+jotka+käsitellään+yliopistotason+oppikirjoissa+kirjasta+riippuen+suppeammin+tai+laajemmin.
  6. Sopii+minulle+hyvin.+Annoin+viesteissäni+sinulle+lähdeteokset+ja+sivun+tarkkuudella+keinot+löytää+vastaukset+itse.+Muutkin+aiheesta+kiinnostuneet+voivat+halutessaan+jatkaa+vastailua+tai+opiskella+annettujen+viitteiden+avulla+aiheeseen+liittyviä+asioita.+Tuo+Howellin+kirjan+editio+on+siis+vuodelta+2021+eli+varsin+ajantasaista+tietoa+mitä+tulee+laskentamenetelmiin.Jostakin+syystä+johtuen+nämä+ilmaston+ja+kaasujen+fysiikan+keskustelut+päättyvät+lähes+aina+samalla+tavalla+siinä+vaiheessa+kun+kyselijä+joutuisi+osoittamaan+itsekin+käyttäneensä+aikaa+saamaansa+materiaaliin+tutustumiseen.+Ehkäpä+kerran+vielä+joku+hämmästyttää+minut+tekemällä+kotitehtävänsä.
  7. Tarkemmin+siis+tämä+nimenomainen+kirja:http://libgen.gs/ads.php?md5=2f08efb42e644e2a40035950f229c669Linkki+tomii+aikansa,+sen+jälkeen+kirja+etsittävä+palvelusta+hakusanoilla
  8. Tuossa+VDI:n+kirjassa+on+K3+kappaleen+lopussa+muiden+muassa+annettu+yksi+lähdeteos+joka+käsittelee+suoraan+lämmön+siirtymistä+lämpösäteilyn+välityksellä:Howell,+Daun,+Siegel,+MengüçRadiation+heat+transfer+7th+edition+(2021)Löytyy+Library+Genesis+palvelusta+hakusanalla+Radiation+heat+transferTuon+kirjan+luku+9+Properties+of+Participating+media,+erityisesti+kohdasta+9.4+alkaen+käsittelee+kaasukerroksen+emissiivisyyden+laskemista+ihan+esimerkkien+tasolle+ja+numeroarvoihin+asti.
  9. Lämmön+nettomääräisen+siirron+teho+on+tuossa+"uunissa"+nolla+eli+kappale+säteilee+uunin+seinille+ihan+saman+määrän+energiaa+kuin+mitä+uunin+seinät+säteilevät+takaisin+kappaleeseen.+Tuon+tapauksen+käsittelin+vuonna+2018+tässä+viestissä:lämmön.nettosiirron.teho24.10.2018+12:55https://keskustelu.suomi24.fi/t/15441227/energian-siirtyminen-lamposateilyn-avulla#comment-95375082Vastaus+on+tietenkin+vain+niille,+joita+kiinnostaa+se+mitä+tuossa+oikeasti+tapahtuisi.+Arkijärki+sanoo+että+broileri+ei+lämpenisi+eikä+jäähtyisi+ja+samaan+tulokseen+päätyy+myös+lämpösäteilyn+avulla+tehty+lämmön+nettosiirron+tehon+laskelma.
  10. Kuvassa+on+hyvin+huono+resoluutio+josta+syystä+johtuen+se+on+ollut+ilmastoon+liittyvissä+keskusteluissa+niin+suosittu.+Kannattaa+katsoa+miltä+absorptiospektrit+ja+erityisesti+yksittäiset+absorptiopiikit+oikeasti+näyttävät+korkealla+resoluutiolla+katsottuna+niin+tuo+helmojen+noususta+puhuminen+aukeaa+paremmin.+Joko+olet+tutustunut+antamiini+lähdeteoksiin+eli+Blundellien+oppikirjaan+ja+tuohon+kaukokartoitusta+käsittelevään+artikkeliin?+Niiden+lisäksi+voisit+lukea+aiheeseen+eli+kaasuseosten+lähettämään+lämpösäteilyyn+suoraan+liittyvän+materiaalin+kirjasta+VDI+Heat+Atlas+2nd+ed,++tuolta+luku+K3+Gas+Radiation:+Radiation+from+GasMixturesKirja+löytyy+ainakin+Library+Genesis+palvelusta+ja+tämä+linkki+toimi+hetki+sitten:http://libgen.gs/search.php?req=vdi+heat+atlasKerro+kun+olet+ainakin+selannut+nuo+materiaalit+lävitse+niin+jatketaan+sitten+keskustelua.
  11. Ohuessa+kerroksessa+huonosti+absorboivaa+kaasuseosta+emissiivisyys+on+todennäköisesti+luokkaa+osakaasujen+suhteellinen+osuus+kertaa+komponenttien+emissiivisyys.+Paksummissa+kaasukerroksissa+ja+suuremmilla+pitoisuuksilla+tulee+vastaan+saturaatio.+Tiettyä+suurempi+kerrospaksuus+tai+emittoivan+kaasukomponentin+pitoisuus+tuottaa+tilanteen,+jossa+paksuuden+tai+pitoisuuden+lisääminen+ei+enää+juurikaan+lisää+emissioviivojen+kohdalla+havaittavan+säteilyn+intensiteettiä+tai+kerroksen+läpi+pääsevän+säteilyn+absorptiota.+Pienillä+pitoisuuksilla+intensiteetti+kasvaa+pitoisuuden+suhteen+lineaarisesti+ja+suurilla+pitoisuuksilla+kutakuinkin+logaritmisesti+aletaan+lähestyä+raja-arvoa+jota+ei+kuitenkaan+ylitetä+eli+emissiivisyys+on+korkeintaan+ykkösen+suuruinen.Hiilidioksidilla+ja+vedellä+on+tiettyjen+aallonpituuksien+kohdalla+tilanne+jo+tuo+eli+joko+täysin+tai+osittain+saturoitunut+absorptio/emissio.+Kun+emissioviivat+ovat+kampamaisia+rakenteita+joissa+yksittäisten+piikkien+väleissä+on+piikin+keskikohtaa+paljon+matalammat+leveälle+ulottuvat+"helmat"+niin+pitoisuuden+kasvattaminen+paitsi+lisää+absorption/emission+voimakkuutta+niin+se+myös+leventää+aallonpituusaluetta,+jolla+absorptiota+ja+emissiota+tapahtuu.+Pitoisuuden+nostaminen+nostaa+helmat+näkyviin.
  12. Typpi+NTP-tilassa+emittoi+vain+UV-alueen+säteilyä+absorptioviivojensa+aallonpituuksilla.+Koska+NTP+musta+kappale+ei+käytännössä+ollenkaan+lähetä+UV+-+säteilyä+niin+puhdas+20-asteinen+N2+typpikään+ei+emittoi+juuri+mitään+säteilyä.
  13. Kuten+jo+todettu+aiemmin:+Jos+kaasuseoksessa+ei+ole+kasvihuonekaasuja+niin+se+ei+kylmänä+(NTP)+pysty+emittoimaan+eikä+absorboimaan+pitkäaaltoisen+infrapunan+alueella+fotoneja.+Tuollaisen+kaasuseoksen+emissiivisyys+on+siis+varsin+tarkkaan+nolla+tuolla+aallonpituusalueella.+Kaasu+vaihtaa+tuolloin+energiaa+ympäristönsä+kanssa+vain+molekyylien+törmäysten+välityksellä+(kineettinen+kaasuteoria).NTP+-+olosuhteissa+mustan+kappaleen+spektri+olisi+käytännössä+kokonaan+pitkäaaltoisella+infrapunalla,+joten+kasvihuonekaasuton+20⁰C+lämpötilassa+oleva+kaasuseos+ei+käytännössä+lähetä+eikä+vastaanota+lämpösäteilyä.+Termisessä+tasapainotilassa+olevan+kaasun+lähettämä+lämpösäteily+on+samassa+lämpötilassa+olevan+mustan+kappaleen+spektri+niiltä+osin,+kun+kaasulla+on+jollakin+aallonpituudella+emissiivisyyttä.+Jos+emissiivisyyttä+ei+mustan+kappaleen+spektrin+aallonpituuksilla+ole+niin+termistä+säteilyä+ei+yksinkertaisesti+lähde+ollenkaan.+Jokaisen+termisessä+tasapainossa+olevan+kappaleen+tai+kaasun+millä+tahansa+aallonpituudella+lähettämän+lämpösäteilyn+teho+on+korkeintaan+yhtä+suuri+(emissiivisyys+ε+=+1)+mutta+yleensä+pienempi+(ε+<+1)+kuin+mitä+samassa+lämpötilassa+oleva+musta+kappale+lähettäisi.+Lasereissa+aine+ei+ole+termisessä+tasapainossa+vaan+niissä+on+tarkoituksellisesti+energiaa+tuomalla+(pumppaamalla)+tuotettu+populaatioinversio.
  14. Ylöspäin+pois+Auringon+suunnasta+päiväsaikaan+suunnattu+IR-lämpömittari+kertoo+sen+kuinka+paljon+ilmakehässä+sattuu+olemaan+vesihöyryä+tai+tiivistynyttä+vettä.+Kuivan+ilman+tapauksessa+mittari+näyttää+helposti+useita+kymmeniä+asteita+pakkasta+ylöspäin+suunnattuna+kun+taas+pienikin+utukerros+nostaa+lämpötilan+nollan+paikkeille.
  15. Jos+maapallon+ilmakehä+olisi+vain+pölytöntä+typpeä+niin+se+ei+lähettäisi+säteilyä+avaruuteen+muutoin+kuin+Auringon+hiukkassäteilyn+ja+UV:n+ionisoiman+ylimmän+kerroksen+ja+Auringon+UV-säteilyn+ionisoimien+molekyylien+osalta.+Hapettomassa+ilmakehässä+jopa+UV-C+pääsisi+alas+asti.Typpi+ei+maagisesti+alkaisi+säteillä+pitkäaaltoista+lämpösäteilyä+tuolloinkaan.
  16. Ilmastolle+on+tietenkin+omat+määritelmänsä+ihan+samalla+lailla+kuin+on+ilmakehän+lämpötilan+mittaamisellekin,+sillä+ilman+määritelmiä+olisi+mittaustuloksia+aina+leivottava+yhteismitallisiksi+ennen+mallinnusta.+Takaisinsäteilystä+noin+kolmasosa+tulee+alle+10+metrin+korkeudesta+maan+tai+meren+pinnasta.https://keskustelu.suomi24.fi/t/15441227/energian-siirtyminen-lamposateilyn-avulla#comment-95426444Tuossa+mainittu+mm.+takaisinsäteilyn+syntykorkeutta+käsittelevä+artikkeli+löytyy+doi+-+koodin+avulla+sci-hub+palvelusta+esimerkiksi+tästä:Schmetz,+J.+(1989).+Towards+a+surface+radiation+climatology:+Retrieval+of+downward+irradiances+from+satellites.+Atmospheric+Research,+23(3-4),+287–321.https://sci-hub.se/10.1016/0169-8095(89)90023-9Mainittu+10+metrin+alapuolelta+tulevan+takaisinsäteilyn+osuus+33...36%+löytyy+pdf+-+dokumentin+sivun+18+(artikkelin+alkuperäinen+sivunumero+304)+ylimmän+kappaleen+alimmasta+osasta:+"Contributions+from+above+500+m+amount+to+about20%+(midlatitude+winter)+and+16%+(tropical),+respectively.+The+lowest+10+mof+the+atmosphere+still+emit+32%+and+36%+of+the+total+surface+fluxes+of+222+Wm+-2+and+407+W+m+-2.+"
  17. Suosittelisin+sinua+lukemaan+tuon+Blundellien+lämpöfysiikan+oppikirjan+"Concepts+in+Thermal+Physics".+Perusasioiden+opettaminen+trollatun+keskusteluryhmän+kautta+tekstimuodossa+ei+ole+kovin+hyödyllistä+ajankäyttöä+enkä+nytkään+ryhdy+kopioimaan+oppikirjaa+tänne+suomennettuna.Linkki+kirjaan+löytyy+esimerkiksi+täältä:https://www.libgen.is/search.php?req=blundellJos+tuo+ei+toimi+niin+käytä+jotakin+muuta+Library+Genesis+osoitetta.+Niitä+löytyy+googlettamalla+sanoilla+LIBRARY+GENESIS+PROXY
  18. Arvatenkin+kysymyksen+ajatus+on+kuitenkin+tässä:+Jos+ionisoitumaton+eli+neutraali+typpimolekyylipilvi+on+avaruudessa+niin+menettääkö+se+energiaansa+pitkäaaltoisena+lämpösäteilynä+tai+ylipäätään+lämpösäteilynä?Kuten+edellä+kerroin+tuollainen+pilvi+hajaantuisi+yksittäisiksi+joka+suuntaan+kiitäviksi+ja+toisiinsa+törmäilemättömiksi+molekyyleiksi+varsin+nopeasti.+Eli+molekyylit+lakkaisivat+vuorovaikuttamasta+keskenään+törmäysten+avulla+ja+jatkaisivat+liikettään+sillä+energialla+mikä+niille+hajaantumisvaiheessa+jäisi.+Kun+vuorovaikutuksia+molekyylien+väleillä+ei+enää+olisi+ei+törmäyksilläkään+saisi+yksittäinen+molekyyli+omaa+energiatilaansa+nostettua.+Ei+siis+olisi+enää+ensimmäisen+kertaluvun+mekanismia,+joka+tuottaisi+sähkömagneettista+säteilyä.Jos+pilvi+olisi+hyvin+suuri+astronomisessa+mittakaavassa+niin+sitten+tilanne+voisi+olla+toinen.+Mutta+nyt+kai+ollaan+kiinnostuneita+siitä+miten+kaasut+käyttäytyvät+Maapallon+ilmakehässä+ja+miksi+happi+ja+typpi+eivät+ole+kasvihuonekaasuja.Huoneenlämpöisen+typpi-+tai+happipilven+siirtäminen+avaruuteen+ei+saa+sitä+säteilemään+lämpösäteilyä+edes+sen+lyhyen+hetken+ajan+jolloin+pilvi+ei+vielä+ole+hajaantunut.
  19. Jos+laittaisit++20C+100+kPa+paineista+typpikaasua+pilven+avaruuteen+niin+ulkoisen+kasassa+pitävän+voiman+puuttuessa+kaasu+hyvin+nopeasti+hajaantuisi.+Molekyylien+keskimääräinen+nopeus+olisi+luokka+500+m/s,+jolla+nopeudella+kaasupilven+uloin+kerros+syöksyisi+ympäristön+tyhjyyteen.+Jäähtyminen+tapahtuisi+adiabaattisesti+(äkillisesti)+kaasun+laajenemisen+vuoksi.+Kuutiometrin+kaasupilvi+laajenisi+minuutissa+halkaisijaltaan+noin+60+km+palloksi+ja+tunnissa+sillä+olisi+halkaisijaa+jo+luokkaa+3600+kilometriä...Tuossa+vaiheessa+molekyylit+eivät+enää+törmäilisi+toisiinsa+joten+lämpötilasta+puhuminen+olisi+varsin+vaikeaa.+Eli+siis+jäähtyminen+tapahtuisi+kaasun+laajenemisen+kautta.+Jos+ympärillä+ei+olisi+muuta+kuin+avaruuden+tyhjyyttä+niin+typpimolekyylit+voisivat+jatkaa+matkaansa+suoraan+ulospäin+vaikka+kuinka+kauan+kunnes+joku+nopea+hiukkanen+ionisoi+tai+muuten+hajoittaa+molekyylin+esimerkiksi+seuraavan+vuosimiljoonan+kuluessa.
  20. Juuri+näin.+Lämpötilassa+T+on+molekyylillä+tai+atomilla+energiaa+keskimäärin+0.5*kB*T+verran+per+vapausaste.+Boltzmannin+vakio+kB+=+1.38E-23J/K+=+8.62E-5eV/K++joten+kun+T+=+293K+niin+energiaa+löytyy+vapausastetta+kohti+noin+0.013eV.+Tyypillisesti+vapausasteita+on+esimerkiksi+kolme+(yksittäisen+atomin+liikesuunnat)+tai+viisi+(lisäksi+molekyylin+rotaatiosuunnat+ja+vibraatio),+joten+puhutaan+termisen+energian+suuruusluokasta+0.04...0.07eV.+Huoneen+lämmössä+kaksiatomisilla+kevyillä+kaasuilla+kuten+typpi+ja+happi+ovat+rotaatiot+ja+vibraatiot+vielä+jäätyneinä+joten+vapausasteita+on+kolme+ja+energia+tuo+0.04eV.Bayram,+S.+B.,+Arndt,+P.+T.,+&+Freamat,+M.+V.+(2015).+Rotational+spectra+of+N2+:+An+advanced+undergraduate+laboratory+in+atomic+and+molecular+spectroscopy.https://sci-hub.se/10.1119/1.4926960Kertaalleen+ionisoidulla+typpimolekyylillä+olisi+rotaatioon+liittyvää+energiaspektriä+392nm+paikkeilla+(violetti+valo),+joka+vastaa+3.2eV+energiaa.+Molekyylin+terminen+energia+0.04eV+on+siis+noin+sadasosa+siitä+mikä+tarvittaisiin+rotaatioiden+aikaansaamiseen.+Lisäksi+tietenkin+se+pieni+"yksityiskohta",+että+kun+ei-ionisoitunut+N₂+molekyyli+ei+ole+polarisoitunut+niin+tuo+rotaatio+ei+pystyisi+kytkeytymään+sähkömagneettiseen+säteilyyn+vaikka+sillä+olisikin+oikea+aallonpituus.+Koetta+varten+typpimolekyylit+erikseen+ionisoitiin+sähköpurkauksella+jotta+rotaatioita+saatiin+näkyviin.
    21. 1 / 10
TietosuojaselosteKäyttöehdotEvästeasetuksetSäännöt