kretanje vazduha1
Post on 23-Dec-2015
33 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
UNIVERZITET U NIŠU
FAKULTET ZAŠTITE NA RADU U NIŠU
Predmet: HEMIJSKI PARAMETRI RADNE I ŽIVOTNE SREDINE
SEMINARSKI RAD
KRETANJE VAZDUHA
Mentor: Studenti:
Niš, 2015.
SADRŽAJ
UVOD……………………………………………………………………………………………1
1. VETAR I KINEMATIKA VAZDUŠNIH STRUJANJA…………………………………..…21.1. Vetar u blizini površine zemljišta…………..………………………………………..21.2. Uticaj prepreka na vetar………………………………………………………...…….3
2. KRETANJE VAZDUHA……………………………………………………………………….4
3. KRUŽENJE MATERIJE………………………………………………………….……………63.1. Voda…………………………………………………………………………………..63.2. Ugljenik……………………………………………………………………………….73.3. Azot………………………………………………………………………………...…73.4. Fosfor…………………………………………………………………………………83.5. Sumpor……………………………………………………………………………..…9
4. METEOROLOGIJA………………………………………………………………...………….94.1. Temperatura vazduha…………………………………………………………………94.2. Atmosferski pritisak i gustina vazduha…………………………………………...…104.3. Ciklon i anticiklon………………………………………………………………..….114.4. Vlaznost vazduha………………………………………………………………...….11
ZAKLJUCAK………………………………………………………………………………...….12
LITERATURA………………………………………………………………………………..…13
UVOD
Sva vazdusna kretanja u atmosferi nastaju usled temperaturnih razlika izmedju susednih
vazdusnih masa. Pritome vazduh struji od mesta viseg ma mestu nizeg vazdusnogpritiska. To
hotizontalno strujanje moze biti horizontalno,vertikalno(ulazno i silazno) i vrtlozno.Horizontalno
kretanje vazduha naziva se vetar. Imaodredjeni pravac, brzinu i jacinu. Pravac vetra oznacava
seprema strani sveta s koje vazduh struji i predstavlja se grafickina ruzi vetrova. On najcesce ima
8 ili 16 pravaca, a kruzic unjenom centru upisuje se trajanje tisina, tj. osmatranje bezvetra,
pravac vetra odredjuje se pomocu Vildovog vetrokaza,koji se postavlja na visinu 6-12 m iznad
povrsine zemlje. Brzinavetrapretstavlja put koji cestice vazduha predju u jednojsekundi. Meri se
anemometrom i izrazava u m/s. brzina vetrazavisi od mnogo faktora. Medju njima su
najznacajniji reljef,biljni ipokrivach i razni objekti i razni objekti na zemljistu. Brda iplanine su
prepreke vetru, za razliku od recnih dolina iprostranih ravnica koje pogoduju njegovom razvoju.
Sume uvelikoj meri slabe vetar i zato se sumski pojasevi podizu kaozastita pojedinih delova
naselja, komunikacija, plaza i slicno od jakih udara vetra. Viskoke zgrade u velikim gradovima
ne samoda menjaju pravac vetra nego zbog povecanog trenja vazduha ovrlo rasclanjen reljef
gradjevina menjaju i njegovu brzinu. Gradsmanjuje godisnju brzinu vetra cak 25%-30% ali
povecavanjegovu mahovistost. Zato je ucestalost tisina ovde uproseku15% veca nego u okolini.
Stalni vetrovi ucestvuju u opstoj cirkulaciji atmosphere.Nazivaju se jos i planetarni jer
neprekidno duvaju prekoZemljine povrsine. U njih spadaju: pasati, antipasati, zapadnivetrovi i
istochni ili polarni vetrovi.
1. VETAR I KINEMATIKA VAZDUŠNIH STRUJANJA
Posmatranja pokazuju da se vazduh od najnižih pa do najviših slojeva atmosfere nalazi u
neprestanom kretanju. To kretanje se odvija pod dejstvom razlika u pritiscima nastalih između
pojedinih oblasti. U ovoj glavi pažnju ćemo posvetiti vetru tj. jednom obliku vazdušnih strujanja,
kao i kinematici vazdušnih strujanja. Podrobnije ćemo da se upoznamo sa silama koje deluju u
atmosferi kao i vazdušnim strujanjima na visini i u prizemnom sloju atmosfere. Na samom kraju
pažnju ćemo zadržati na mehanizmu turbulencije i njenoj zastupljenosti u atmosferi.
1.1. Vetar u blizini površine zemljišta
Vetar je kretanje vazduha u odnosu na površinu zemljišta, proisteklo zbog nejednakosti
atmosferskih pritisaka u raznim tačkama atmosfere. Međutim, kako se pritisak menja i u
vertikalnom i u horizontalnom pravcu, onda se vazduh obično kreće pod nekim uglom u odnosu
na površinu zemljišta. Pošto je taj ugao dosta mali onda se u obzir uzima samo njegova
horizontalna komponenta tako da se pod vetrom smatra njegovo horizontalno kretanje u odnosu
na površinu zemljišta. Ovakva definicija je u važnosti sve dok je vertikalna komponenta kretanja
vazduha mala tj. dok se ne pojavi neka orografska prepreka ili, pak, dok ne dođe do jake
konvekcije.
Slika 2: Vetrogeneratori
Vetar je kao meteorološki elemenat određen sa pravcem i brzinom ili jačinom. Pravac
vetra je pravac odakle vetar duva. Određuje se ili stranom sveta ili, pak, ugaonim stepenima
pravca odakle vetar duva. Brzina vetra je pređeni put vetra u jedinici vremena. Izračava se u
metrima u sekundi (m s-1). Kada je brzina vetra manja od 0,3 m s-1 smatra se da vetra nema i kaže
se da je onda tišina što se pri osmatranju zapisuje sa C (početno slovo od francuske reči calme).
Za vizuelnu procenu brzine vetra koristi se Beafurtova skala koja ima gradaciju od 1 do 12
stepeni. Za praktične potrebe u meteorologiji za vezu izme|u brzine v (m s-1) i jačine vetra B
(Bofor) koristi se empirijska formula koja ima oblik:
Vetrovi mogu da, duvaju}i na razli~itim ptostranstvima, i obuhvataju}i tanji ili, pak,
deblji sloj atmosfere, obrazuju vazdu{na strujanja. Pod njima se podrazumeva sistem vetrova
koga karakteri{e stabilnost u vremenu. Raspodela vazdu{nih strujanja iznad povr{ine zemlji{ta
ili polje vetra mo`e da se opi{e vektorima brzine vetra koji u njegovim razli~itim ta~kama
pokazuju pravac i brzinu vetra. Upravo se iz tih ta~aka sastoje strujne linije u ~ijim se ta~kama
tangenta poklapa sa pravcem brzine vetra u izabranoj ta~ki u izbranom trenutku.
1.2. Uticaj prepreka na vetar
Neravnine na površine zemljišta i predmeti na njoj mogu da prouzrokuju poremećaje u
vazdušnom strujanju. Pri nailasku na: građevinske objekte, pojedinačno drveće, šumu, brda,
planine i druge prepreke, vazdušna struja će ili da se prebaci preko prepreke ili će, pak da je
optekne bočno. Tom prilikom će doći do osetne promene pravca u strujanju vetra; u blizini
prepreke doći će do pojave vrtloženja i pojačanja turbulencije. Izmena režima vazdušnog
strujanja u uslovima njenog nailaska na prepreku zavisiće od: razmera, oblika i pravca pružanja
prepreke, brzine vetra kao i stanja atmosfere.
2. KRETANJE VAZDUHA
Kada se pominje kretanje vazduha, prvo se pomisli na vetar kao očiglednu manifestaciju
kretanja vazduha. Međutim, kretanje vazduha u atmosferi je ponekad daleko komplikovanije od
onoga što se neposredno primećuje. Postoje različite prostorne i vremenske razmere kretanja
koje su ponekad isuviše male da bi se primećivale, a ponekad isuviše velike da bi običan čovek
toga bio svestan.
Slika 1: Kretanje vazduha (uragan)
Najmanja kretanja vazduha su reda veličine oko jedan metar i do nekoliko sekundi trajanja. Ova
kretanja mikro razmera se mogu videti kao vihori prašine koje uskovitla vetar, ili uzdignut suvi
sneg za vreme mećave. Takođe, u ove razmere spadaju i udari vetra, jer se dešavaju u nekih
desetak sekundi. Dimenzije ovih kretanja dosta zavise od brzine vetra koji ih prouzrokuje, oblika
terena u njihovoj neposrednoj okolini, ali i drugih objekata koji mogu i da se kreću raznim
brzinama. Svako je iskusio prolazak automobila ili nekog težeg vozila u neposrednoj blizini i zna
kako vetar ‘cima’.
Sledeća kretanja vazduha po veličini su turbulentna kretanja, kako u vidu termala, tako i u vidu
‘vezivanja vetra u čvor’ na visinama avionskih letova. Ova kretanja malih razmera su veličine
par stotina metara, a trajanja do nekoliko minuta. U njih spadaju i uzlazna i silazna kretanja
vazduha u planetarnom graničnom sloju, kao i stvaranje malih belih oblačića lepog vremena –
kumulusa.
Kad su uslovi za stvaranje takvih oblaka povoljni, pa narastu do velikih, pretećih oblaka koji
daju grmljavinu i pljuskove – kumulonimbusa, svedoci smo prisustva kretanja mezo razmera.
Ona su veličine po nekoliko kilometara, a trajanja i do sat vremena. Tu spadaju i pijavice i
trombe koje u izuzetnim slučajevima izviruju iz takvih oblaka, praveći pustoš. Ove razmere
kretanja se mogu opaziti i kao lokalni vetrovi kao što su vetar s mora – vetar s kopna, ili lokalni
vetrovi koji se penju ili silaze niz planine. Pri vrhovima planina, opet, možemo videti i još malo
krupnije oblike kretanja mezo razmera, a to su stvaranje planinskih talasa i orografskih oblaka
koji prividno stoje kao da su ‘usidreni’ uprkos jakom vetru.
Kretanja sinoptičkih razmera su prva koja se ne mogu videti, jer su suviše velika. To su pre
svega oblasti koje razgraničavaju dve različite vazdušne mase, a opšte su poznati pod nazivom
frontovi ili frontalne zone, i imaju dimenzije po nekoliko desetina kilometara po širini, a poneku
stotinu kilometara po dužini, a rok trajanja od dva-tri dana. Tropski cikloni su još malo veći, po
par stotina kilometara u prečniku, a životni vek im je pet do deset dana. Najzad, (vantropski)
cikloni i anticikloni imaju i po hiljadu kilometara u prečniku, a opstaju od tri-četiri pa do desetak
dana.
Najkrupniji i najdugovečniji oblici kretanja vazduha u atmosferi su kretanja planetarnih razmera.
Da, ima nešto veće i od ciklona i anticiklona. To su Rosbijevi talasi, strujnice koje imaju oblik
‘špageta’ na koje su, kao na šinama planinske pruge načičkani vagoni od ciklona. Ovi talasi se
vrlo sporo kreću; potrebno im je nekoliko dana da promene svoj položaj. Veličina jednog od ovih
ultra dugih talasa je i nekoliko hiljada kilometara, tako da oko čitave polulopte ne može stati više
od dva-tri talasa. Ovako smo ušli u sistem opšte cirkulacije atmosfere.
3. KRUŽENJE MATERIJE
Sva materija (ugljenik, azot, kisonik, voda, …) kruži u jednom ciklusu. Ona se ne stvara, ali i ne
nestaje. Zemlja je zatvoren sistem uzimajući u obzir materiju i može se reći da sva materija na
Zemlji kruži. Ekolozi izučavaju kruženje materije u ekosistemu.
Elementi ekosistema, kao što su potoci ili njihovi veći rođaci reke, su kompleksni ekosistemi koji
su sastavni deo fizičkog i hemijskog ciklusa (biogeohemijskog ciklusa) koji oblikuje našu
planetu i omogućava život na njoj.
Biogeohemijski ciklus je sastavljen od bioelemenata (hemijskih elemenata koji kruže kroz
organizam) i odigrava se tamo gde postoji interakcija između biološke i fizičke razmene
bioelemenata. U ovom ciklusu uticaji živih bića, meteorologije i geologije rezultuju kruženjem
hranljivih materija i njihovom reciklažom u ekosistemima.
3.1. Voda
Ovaj ciklus opisuje kako se voda kreće kroz okruženje i ukazuje na veze između podzemne,
površinske i atmosferske vode. Kao što je prikazano na slici voda isparava u atmosferu sa
površine kopna, jezera, reka, potoka i okeana. Proces isparavanja nastaje kada toplota sunčevih
zraka zagreva vodu. Sunčeva toplota povećava energiju molekula vode slabeći privlačne sile
koje ih drže zajedno. Biljke emituju vodenu paru u procesu koji se naziva transpiracija.
Svaki dan biljke mogu da ispare pet do deset puta više vode nego što mogu da je zadrže. Kako se
vodena para podiže u atmesferu ona se hladi i na kraju kondenzuje obično na malim česticama
prašine u vazduhu. Kondenzacijom ova voda ponovo postaje ponovo tečna ili prelazi u čvrsto
stanje (led, sneg, grad). Sitne čestice vode se grupišu i tako nastaju oblaci. Atmosferska voda,
nastala u oblacima, na kraju se vraća na Zemlju u obliku padavina.
3.2. Ugljenik
Ugljenik, osnovni sastojak svih živih bića, je jedan od najzastupljenijih elemenata u
Sunčevom sistemu. On je osnovni gradivni element velikih organskih molekula neophodnih za
život. Neorganski oblici ugljnika (ugljen-dioksid, bikarbonati i karbonati) utiču na kiselost
zemljišta i voda, toplotnu izolaciju atmosfere, brzinu fotosinteze, vremenske prilike i
biomineralizaciju. Proces kruženja ugljenika najviše zavisi od ugljen-dioksida, koji čini mali deo
atmosfere (0,04%).
Biljke dobijaju ugljen-dioksid iz vazduha i pomoću procesa fotosinteze proizvode hranu i
kiseonik. Deo ugljenika se zadržava u živoj materiji, a drugi deo se ispušta kao CO2 ćelijskom
respiracijom. Veći deo ugljenika koji sadrže mrtve životinje i biljke se transformiše u fosilna
goriva. Fosilna goriva ugalj, nafta i prirodni gas sadrže velike količine ugljenika. Kada
sagorevaju, uskladišteni ugljenik u kombinaciji sa kiseonikm iz vazduha daje ugljen-dioksid koji
dospeva u atmosferu.
U atmosferi, ugljen-dioksid deluje kao reflektor toplote i ne dozvoljava odlazak toplote sa
Zemlje u svemir. Ovaj balans toplotne energije je veoma važan. Problem je što sve više ugljen-
dioksida dospeva u atmosferu od sagorevanja fosilnih goriva i tako remeti ovaj balans.
3.3. Azot
Azot je važan za živi svet zato što je neophodna hranljiva materija. Azot u atmosferi ili u
zemljištu može proći kroz mnogo kompleksnih hemijskih i bioloških promena. Može da se
ugradi u živu i neživu materiju i da se vrati u zemljište ili vazduh kroz ciklus.
Atmosfera sadrži 78 procenata, zapreminskih, azota. Iako je esencijalan sastojak za rast biljaka
hemijski je veoma neaktivan i pre nego što dospe u većinu biomase mora biti “fiskiran” (u
stabilnom stanju).
Azot iz gasovitog stanja prelazi u sastojke koji sadrže nitratne jone. Korenje biljaka preuzima
ove jone kao deo kruženja azota. Azot iz vazduha pretvaraju uglavnom mikroorganizmi,
bakterije i plavo zelene alge. Svetlost može da pretvori azot iz vazduha u oblik nitratnih jona koji
dospeva na Zemlju pomoću padavina. Amonijak igra značajnu ulogu u kruženju azota. Izmeti
životinja i anaerobna razgradnja mrtve organske materije pomoću bakterija proizvode amonijak.
Bakterije u procesu nitrifikacije pretvaraju amonijak u nitrite i dalje u nitrate. Nitrifikacione
bakterije su anaerobne (opstaju u uslovima bez prisustva kiseonika).
3.4. Fosfor
Fosfor je još jedan element značajan za strukturu svih živih bića. Ipak, od svih recikliranih
elemenata u biosferi, fosfor je deficitaran i stoga jedan od najograničenijih u bilo kom
ekosistemu. Neophodan je za život i povezan je sa kruženjem energije i prenosom genestkih
informacija u DNK.
Glavni izvor fosfora su stene, iz kojih se izdvaja curenjem, vremenom ili rudarstvom. Fosfor
nema stabilnu gasnu fazu tako da je dodatak fosfora zemljištu spor. Fosfor se nalazi kao fosfat ili
drugi mineral nastao tokom geološkog perioda.
Masivne naslage postepeno erodiraju i snadbevaju ekosistem fosforom. Velike količine
erodiranog fosfora završavaju duboko u okeanima. Deo fosfora dospeva na kopno kada ga
prenose morske životinje. Ptice igraju značajnu ulogu u kruženju fosfora (izmet). Rezerve fosfata
na planeti su ogromne.
3.5. Sumpor
Sumpor, kao i azot i ugljenik, je karakterističan za organske komponente. Ipak, važna razlika
između kruženja azota i ugljenika i kruženja sumpora je ta da je sumpor “fiksiran”. Mnoštvo
sulfatnih anjona je dostupno organizmima.
Najveći rezervoar sumpora je kora planete Zemlje za razliku od azota i ugljenika koji su
najprisutniji u atmosferi. Sumpor je retko nedostupan za živa bića u ekosistemu.
Elementarni sumpor iz litosfere nije dostupan biljkama i životinjama ukoliko nije u obliku
sulfata. Bakterije igraju značajnu ulogu u prelasku sumpora iz jednog oblika u drugi. U okolini
bez kiseonika bakterije razlažu organsku materiju pri čemu nastaje vodonik-sulfid, supstanca
karakterstičnog mirisa na trula jaja. Bakterija Beggiatoa pretvara vodonik-sulfid u elementarni
sumpor, a aerobne bakterije konvertuje sumpor u sulfate. Biljke sadrže sumpor u strukturi
proteina.
4. METEOROLOGIJA
4.1. Temperatura vazduha
Temperatura vazduha je stepen zagrejanost a meri se na 2m iznad povrsine zemlje
termometrima koji su ispunjeni zivom ili alkoholom. Pri merenju temperature vazduha kod nas
koristi se Celzijusova skala od 100 stepeni kod koje je za 0 uzeta temperatura topljenja leda, a za
+100 kljucanje vode pri normalnom pritisku. Horizontalna raspodela temperature zavisi od
sunceve toplote i sastava zemljine povrsine. Na raspodelu temperature znatno uticu kopno i more
tj. more smanjuje periodicna kolebanja, a kopno ih povecava. Narednih godina treba ocekivati
povecanje prosecne najvise temperature.
Temperatura vazduha sa visinom opada do troposfere, a zatim se neznatno menja. Ponekad, u
nekim slojevima, temperatura sa visinom raste (inverzija) ili se ne menja (izotermija). Velicina
koja karakterise promene temperature sa visinom zove se vertikalni grdijent, cija sredbja
vrednost iznosi 0,65 stepeni Celzijusa na svakih 100m visine.
4.2. Atmosferski pritisak i gustina vazduha
Atmosferski pritisak je sila koja deluje na jedinicu horizontalne povrsine, a jednaka je tezini
stuba vazduha koji se rasprostire od tla do gornje granice atmosfere. Atmosferski pritisak se
najcesce meri zivinim barometrom u kome se visina zivinog stuba uravnotezuje sa sa tezinom
vazdusnog stuba i izrazava se u milimetrima (mm) ili milibarima (mb).
Standarni (normalni) pritisak, koji se jos zove i fizicka atmosfera, uslovno se uravnotezuje sa
tezinom zivinog stuba visine 760mm, preseka 1cm kvadratni pri temperaturi 0 stepeniC na 45
stepeni severne geografske sirine, gde je ubrazanje sile zemljine teze ma nivou mora jednako
980,655cm/s kvadratni i odgovara 1013,27mb. Usled stisljivosti vazduha atmosferski pritisak
opada sa visinom i to u prizemnom sloju brze, a na vecim visinama sporije. Vertikalno
rastojanje, na kome se pritisak vazduha promeni za 1mb, zove se barometarska stepenica. Njena
velicina zavisi od pritiska i temperature. Sa povecanjem pritiska i opadanjem temperature ona se
smanjuje, a povecava se porastom temperature i opadanjem pritiska. Do visine od 3000m
barometarska stepenica iznosi priblizno 10m.
Atmosferski pritisak se menja i u horizontalnom pravcu. Velicina koja karakterise tu promenu
zove se horizontalni barski grdijent i usmeren je normalno na izobaru u pravcu opadanja pritiska.
Njegova velicina se meri u milimetrima ili milibarima na rastojanju 100km.
Gustina vazduha je odnos mase vazduha prema zapremini koju zauzima. Gustina vazduha se
moze izracunati ako su poznati pritisak i temperatura. Gustina raste ako opada temperatura a
raste pritisak i obratno.
4.3. Ciklon i anticiklon
Neravnomerna raspodela atmosferskog pritiska uslovljava postojanje barskih sistema. Mogu da
se izdvoje dva osnovna tipa barskih sistema i to: ciklon ili oblast niskkog pritiska i anticiklon ili
oblast visokog pritiska. Pritisak vazduha u ciklonima je najmanji u centru, dok se od centra
prema periferiji povecava. Na sjevernoj hmisferi u ciklonu je strujanje vazduha ka centru i smeru
suprotnom kazaljci na satu. Pritisak vazduha u anticiklonima je najveci u centru a strujanje
vazduha je od centra ka periferiji u smeru kretanja kazaljke na satu.
4.4. Vlaznost vazduha
Postoje apsolutna i relativna vlaznost vazduha.
*Apsolutna vlaga je kolicina vodene pare koja se nalazi u 1m kubnom vazduha izrazena u
gramima.
*Relativna vlaga je odnos kolicine vodene pare koja se trenutno nalazi u vazduhu prema
maksimalnoj kolicini vodene pare koju bi vazduh mogao da primi i izrazava se u procentima. U
suvom vazduhu ona iznosi 0%, a u zasicenom 100%. Relativna vlaznost pokazuje stepen
zasicenosti vazduha vodenom parom.
Temperatura vazduha pri kojoj stvarna kolicina vodene pare zasicuje vazduh i prelazi u tecno
stanje naziva se temperaturom tacke rose. Najvaznije svojstvo vodene pare je prelaz iz jednog u
drugo agregatno stanje i ono moze da bude prelaz u tecno stanje ili kondenzacija i prelaz u cvrsto
stanje ili sublimacija. Osnovni uzrok tome je hladjenje vazduha koji je zasicen vodenom parom.
ZAKLJUČAK
Atmosfera kao vazdušni omotač planete je jedna velika smeša gasova. Gledano prema zapremini,
u toj smeši preovlađuju dva gasa: azot (78%) i kiseonik (21%), dok na sve ostale gasove otpada
preostalih 1%. Baš taj 1% gasova čini meteorologiju krajnje uzbudljivom naukom. Ono što bi se
grubo moglo nazvati prljavštinom, u stvari su gasovi koji diriguju svim promenama u atmosferi
koje možemo nazvati vremenom, klimom i uopšte – meteorologijom. S toga je i vazaduh
najbitniji činilac za održavanje zdrave atmosfere, i prioritet uvek mora biti da tako i ostane.
LITERATURA
1. Hemijski parametri radne i životne sredine, Danilo Popović 2008
2. www.google.rs
3. Wikipedia – slobodna enciklopedija
4. www.cmep.rs/meteorologija/Uvod_u...II/.../P4_A.doc
5. www.meteoplaneta.rs/...i.../o-atmosferi-i-kretanju-vazduha
top related