Ćwiczenie 2.1

Encyklopedia Klimatologiczna ESPERE. Skrót od angielskich słów:
ENVIRONMENTAL SCIENCE PUBLISHED FOR EVERYBODY ROUND THE EARTH
ENCYKLOPEDIA ESPERE - menu główne (rozwiń)
Dział: Troposfera. Poziom zaawansowany.
dział TROPOSFERA: ZAAWANSOWANE - menu (rozwiń)

Eksperymenty z gazami cieplarnianymi: CO2 i parą wodną

Eksperymenty opisane poniżej pozwalają lepiej zrozumieć działanie dwu gazów cieplarnianych: dwutlenku węgla i pary wodnej.
Badamy pochłanianie promieniowania cieplnego.

Pochłanianie ciepła

Rycina 1
Przygotowanie eksperymentu 1
a: palnik gazowy; b: metalowa rura (zrobiona z puszek) z dwoma zaworami; c: czujnik temperatury z czytnikiem wskazań; d: plastelina do zamknięcia zaworów
© 2004 Tausch, Seesing; Uni-Duisburg-Essen, Duisburg [Lit.: Tausch, von Wachtendonk: Chemie 2000+; Buchner Verlag; Bamberg 2001]

Przygotuj eksperyment jak na rysunku 1. Aby uzyskać metalową rurę usuń górne i dolne denka w dwu puszkach. Połącz puszki przy pomocy taśmy samoprzylepnej i wywierć dwa otwory na zawory. Zamknij zawory plasteliną. Zamknij jeden z końców rury przy pomocy ściśle przylegającego wieczka wykonanego z czarnego kartonu, przymocowanego taśmą. Przymocuj do wieczka czujnik temperatury. Drugi koniec rury zakryj szczelnie np. folią aluminiową. W ten sposób skonstruowałeś wykrywacz promieniowania cieplnego. Promieniowanie cieplne ogrzewa czarny karton, który pełni rolę przyrządu pomiarowego dla wzrostu temperatury.
Dopilnuj aby palnik znajdował się zawsze w tej samej odległości (10 to 15 cm) od końca rury podczas wszystkich doświadczeń (patrz E1 lub E2)! W czasie każdej serii pomiarowej odczytuj temperaturę co 30 sekund, zapisuj odczytane wartości i wykonaj na ich podstawie wykres. Każda seria pomiarowa powinna trwać co najmniej 3 minuty. Zanim zaczniesz kolejną serię schłódź metalową rurę do temperatury początkowej.

E 1

Przeprowadź serię pomiarową przy użyciu następujących materiałów zakrywających jeden z końców metalowej rury.

gaz wewnątrz rury: powietrze

temperatura [°C] po:

materiał:

0 s

30 s

60 s

90 s

120 s

150 s

180 s

a) folia PE (np. z jednorazowej torebki plastikowej)

b) folia aluminiowa

c) płaska torebka plastikowa (z folii PE, pusta)

d) płaska torebka plastikowa (z folii PE, zwilżona wodą w środku)

e) brak materiału (otwarty koniec rury)

E2

Powtórz pomiary z E1, ale napełnij rurę dwutlenkiem węgla i zamknij zawory plasteliną

gaz wewnątrz rury: dwutlenek węgla

temperatura [°C] po:

materiał:

0 s

30 s

60 s

90 s

120 s

150 s

180 s

f) folia PE

Z 1

Dlaczego w eksperymencie przedstawionym na rys. 1 mierzymy rozchodzenie się ciepła przez promieniowanie a nie przez konwekcję danej objętości gazu? Uzasadnij swoją.

Z 2

Dlaczego po wykonaniu każdej serii pomiarowej konieczne jest schłodzenie naszego przyrządu do temperatury początkowej, przy której zaczynaliśmy pierwszą serię pomiarową?

Z 3

Wykres wykonany na podstawie uzyskanych rezultatów pomiarów dla powietrza jako gazu wypełniającego rurę pokazuje, że po 3 minutach temperatura osiągnęła najwyższą wartość w serii e) przy otwartym końcu rury.
Możemy uszeregować nasze serie pomiarowe w następujący sposób:

e) > a) » c) > d) » f) > b)

Przeanalizuj te wyniki biorąc pod uwagę absorpcję promieniowania cieplnego przez testowane materiały oraz uszereguj je od najsilniej do najsłabiej pochłaniającego ciepło.

Z 4

Dlaczego należy powtórzyć serię a) (folia PE) z użyciem dwutlenku węgla jeśli chcemy poznać pochłanianie ciepła przez dwutlenek węgla?

Z 5

Dwutlenek węgla (CO2) jest znany jako gaz cieplarniany, przyczyniający się do powstawania efektu cieplarnianego. Tymczasem seria pomiarowa z CO2 jako gazem wypełniającym rurę pokazała, że wzrost temperatury jest mniejszy niż przy użyciu powietrza. Co może być tego przyczyną? Zaznacz poprawną odpowiedź:

c Ten wynik jest błędny, eksperyment należy powtórzyć.

c CO2 nie jest gazem cieplarnianym.

c CO2 lepiej pochłania ciepło niż powietrze i dlatego temperatura nie wzrasta tak bardzo.

c Ten eksperyment nie ma żadnego związku z efektem cieplarnianym.

Rycina 2.
Ilość CO2 w atmosferze (w ppm, prawa oś wykresu, niebieska linia) oraz zmiany temperatury w porównajniu ze stanem obecnym (lewa oś wykresu, czerwona linia) w ciągu ostatnich 160 000 lat.
© 2004 Seesing, Tausch; Universität Duisburg-Essen, Duisburg [Lit:Tausch, von Wachtendonk: 2000+, Buchner Verlag, Bamberg 2001]

Można określić ilość CO2 w atmosferze w przeszłości poprzez analizę powietrza uwięzionego w rdzeniach lodowych (Ryc. 2).

T 6

Opisz najważniejsze zmiany widoczne na ryc. 2.

T 7

Która spośród odpowiedzi proponowanych w Z 5 jest sprzeczna z informacjami zawartymi na ryc. 2? Uzasadnij swoją odpowiedź.

PLIKI DO POBRANIA:

Ćwiczenie, Rozwiązanie

O tej stronie:

Autorzy: M. Seesing, M. Tausch - Universität Duisburg-Essen, Duisburg / Niemcy
Ostatnia aktualizacja: 2004-05-13
Tłumaczenie na język polski: dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków

Ostatnia modyfikacja: czwartek, 21 czerwiec 2018, 14:48