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第四章“空气”
的化学
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22 空气是由什么组成的
我们的周围充斥着空气,离开了空气我们连几分钟都存活不了。
如此重要的空气究竟是由什么组成的呢?
◎空气的成分
空气并不是由单一物质组成的,而是由多种成分组成的混合物。
空气的主要组成成分是氮气分子(N2)和氧气分子(O2)。
组成比例按体积计算的话,氮气占78.08%,氧气占20.95%,包含氩气在内的稀有气体占0.94%,二氧化碳占0.03%。
空气中也含有很多水蒸气,水蒸气的比例随时间和地点不同会有很大的不同,高的情况占比4%,低的时候不足1%。
因此一般用不含水蒸气的“干洁空气”
的组成成分来表示地球大气的组成。
图4-1 “干洁空气”
的主要成分
◎大气成分的垂直分层
虽然都叫空气,但空气的成分随距离地表高度的不同而不同。
这是受到构成空气的气体成分的重量(密度、分子质量)、大气的流动(气流)等的影响。
下面我们来看看距离地表高度不同的各层不同的特点:
a.对流层(0至9~17千米)
气温随高度的升高而降低,受地表温度的影响,天气现象复杂多变。
按重量计算,大气成分的约80%都位于对流层。
对流层的厚度在赤道附近最厚,约为17千米,在两极地区最薄,约为9千米。
b.平流层(9~17千米至50千米)
与对流层不同,平流层的温度随高度的升高而升高。
从平流层这个名字,我们可以感受出平流层不像对流层那样有乱流,层体结构非常平稳。
平流层不像对流层那样天气现象复杂多变,但也并非整体一层的结构。
平流层中有臭氧分子聚集的臭氧层,因为臭氧空洞的原因,相信大家都对臭氧有所耳闻。
c.中间层(50千米至80千米)
中间层温度随高度的上升而降低。
因为平流层和中间层的气体被同一个大气环流混合在了一起,有时也会把这两层合在一起叫中层大气。
d.热层(80千米至约800千米)
热层的特点是气温随高度的上升而升高。
但这里的气温指的是气体分子的热能,并不是温度计测量的温度。
国际航空联合会和美国航空航天局为了便于称呼,将距离地表海平面100千米以外的空间定义为宇宙空间。
图4-2 地球大气的垂直分层
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