Какие свойства углекислого газа делают его парниковым газом?

Почему тепло Земли отражается углекислым газом и другими парниковыми газами, а не такими газами, как азот или кислород?

бытовая химия
нагревать
химия атмосферы

Следовать
16.9k 12 12 золотых знаков 46 46 серебряных знаков 173 173 бронзовых знака
спросил 13 авг, 2017 в 22:50
Чарли Чарли
487 4 4 серебряных знака 8 8 бронзовых знаков
$endgroup$

$begingroup$ Просто примечание: он не отражает тепло, он отражает свет. Это всего лишь свет довольно низкой частоты, невидимый для наших глаз и создаваемый низкотемпературным (при комнатной температуре) тепловым излучением. Строго говоря, отражение — не очень хороший термин — оно на самом деле поглощает излучение и через некоторое время излучает его снова. случайный направление. Эффект нагрева возникает из-за того, что вероятность того, что излучение вернется вниз, составляет несколько менее 50%, что делает среднюю температуру приземного воздуха выше. $endgroup$

14 августа 2017 г., 20:53

3 ответа 3

Сортировано по: Сбросить по умолчанию
$begingroup$

По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК):

«Парниковые газы — это те, которые поглощают и излучают инфракрасное излучение в диапазоне длин волн, испускаемом Землей».

Чтобы молекула могла поглощать и излучать в инфракрасном (ИК) диапазоне, ее химические связи должны вращаться и вибрировать таким образом, который влияет на то, что называется дипольным моментом молекулы. Оказывается, из-за симметрии двухатомных молекул, таких как $ce$ и $ce$, этот процесс невозможен, и, следовательно, эти типы молекул не могут поглощать в инфракрасном диапазоне, т.е. в диапазоне длин волн, в котором излучается тепло.

Статья в тему: Насколько громкая ядерная бомба

Поскольку $ce$ и другие парниковые газы не обладают такой симметрией, они могут колебаться на определенных частотах в ИК-диапазоне таким образом, что это влияет на дипольный момент молекулы, и, таким образом, поглощать это излучение, что приводит к передаче тепла. Большая часть тепла, излучаемого с поверхности Земли, имеет правильную длину волны (энергию) для поглощения этими газами, поэтому критерии, установленные МГЭИК для парниковых газов, таким образом, выполняются.

Поскольку я не уверен в вашем уровне понимания химии, я попытался направить свой ответ где-то между чисто техническими и чисто нетехническими.Если я оставил вам что-то неясным, пожалуйста, не стесняйтесь оставлять вопросы в комментариях.

Следовать
67.8k 11 11 золотых знаков 226 226 серебряных знаков 389 389 бронзовых знаков
ответ дан 14 авг 2017 в 3:03
эйрхафф
16.9k 12 12 золотых знаков 46 46 серебряных знаков 173 173 бронзовых знака
$endgroup$

$begingroup$ Не могли бы вы немного рассказать о дипольном моменте и объяснить его простым языком? $endgroup$

14 августа 2017 г., 12:04

$begingroup$ @Чарли. Возможно, airhuff дополнит ясный ответ. Однако вкратце: электрический дипольный момент возникает при разделении зарядов. Подумайте о + и -, разделенных некоторым расстоянием, как диполь вдоль линии между ними (ориентация условна). В молекулах это возникает из-за частичного разделения зарядов, обусловленного как химической природой вовлеченных атомов/фрагментов, так и геометрией. В симметричных двухатомных молекулах не может быть диполя, как необходимого условия для взаимодействия с ИК ЭМ волнами. CO2 является симметричным и линейным, однако одна из вибраций — нет. О <С>
14 августа 2017 г., 12:32
$begingroup$ chemistry.stackexchange.com/questions/19119/… $endgroup$
14 августа 2017 г., 12:33
$begingroup$ Хм, так почему же симметричный метан является парниковым газом? $endgroup$
14 августа 2017 г., 22:22

Статья в тему: Когда вселенная выбирает тебя

$begingroup$ @PaŭloEbermann, его фундаментальные колебания приводят к изменению его дипольных моментов. Вы можете увидеть его фундаментальные вибрации здесь: www2.ess.ucla.edu/~schauble/MoleculeHTML/CH4_html/CH4_page.html $endgroup$

15 августа 2017 г., 00:55
$begingroup$

Когда тепло покидает Землю, оно уходит в виде инфракрасного излучения. Парниковые газы — это газы, способные поглощать это инфракрасное излучение. Если мы посмотрим на спектр инфракрасного излучения Земли[1]:

Мы видим, что между $pu$ и $pu$ большая часть инфракрасного излучения поглощается $ce$. Такие газы, как $ce$ и $ce$, не обладают поглощением в инфракрасном диапазоне и поэтому не считаются парниковыми газами.

Следовать
ответ дан 13 авг 2017 в 23:03
Эрик Челльгрен Эрик Челльгрен
2 112 7 7 серебряных знаков 28 28 бронзовых знаков
$endgroup$

$begingroup$ Понятно. Но знаем ли мы, почему парниковые газы способны поглощать радиацию? Имеют ли они определенные свойства? $endgroup$

13 августа 2017 г., 23:07

$begingroup$ @Charlie, связанный с электронной структурой молекул. Электронная структура определяет, какие («конкретные») длины волн света может поглощать молекула. $endgroup$

13 августа 2017 г., 23:09

$begingroup$ также, как поглощение инфракрасного излучения создает парниковый эффект? Наверняка причиной этого будет отражение инфракрасного излучения? $endgroup$

13 августа 2017 г., 23:23

$begingroup$ На самом деле это не отражение. Газ поглощает инфракрасное излучение, исходящее от земли (поскольку оно является основным источником), и излучает его во всех направлениях, так что часть возвращается на землю, а не уходит в космос. Таким образом, в чистом виде он работает как изоляция. $endgroup$

Статья в тему: Как архитектура будет отвечать требованиям глобального потепления

14 августа 2017 г., 5:47
$begingroup$

«Тепло не отражается от углекислого газа», вместо этого газ поглощает часть солнечного излучения, а также излучения Земли. Тот факт, что углекислый газ (или метан) может поглощать и излучать инфракрасное излучение, является лишь частью процесса парникового эффекта. Не менее важно и то, что молекулы кислорода и азота не поглощают и не испускают ИК-излучение. (У них нет постоянного или переходного колеблющегося диполя и, следовательно, нет «ручки» для взаимодействия с колеблющимся электрическим полем излучения).

Часть излучения, поглощенного $ce$, будет излучаться в космос, а часть — на землю, где она будет поглощаться деревьями, почвой, океанами и т. д., а часть этой энергии может затем повторно излучаться обратно в космос. как ИК-излучение. $ce$ также поглотит часть этого излучения.Однако есть шанс, что прежде чем излучать $ce$, он столкнется с молекулами кислорода или азота, и поэтому эти молекулы могут получить некоторую энергию от этого процесса. Однако они не могут излучать, так как у них нет постоянного или переходного диполя, и они становятся более горячими (больше колебательных и вращательных квантов), а после столкновения с другими молекулами (в основном с кислородом и азотом) дополнительная энергия распределяется между многими молекулами, и эффект накалить атмосферу.

Следовать
ответ дан 14 авг 2017 в 14:37
порфирин порфирин
27.8k 1 1 золотой знак 52 52 серебряных знака 82 82 бронзовых знака
$endgroup$

бытовая химия
нагревать
химия атмосферы

Рекомендуемые на мета

Статья в тему: Что такое парниковый эффект в биологии

Связано

Связанный

Горячие вопросы о сети

Подписаться на RSS

Лента вопросов

Чтобы подписаться на этот RSS-канал, скопируйте и вставьте этот URL-адрес в программу для чтения RSS.

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой использования файлов cookie.

голоса

Рейтинг статьи