ببساطة فإن جهاز البيرانومتر هو جهاز يقيس الإشعاع الشمسي من مجال رؤية نصف كروي على سطح مستو. وحدات الإشعاع في النظام الدولي للوحدات (SI) هي واط لكل متر مربع (W / m²). ما هو الإشعاع الشمسي – زيادة. قديما كانت مقاييس الحرارة تستخدم بشكل أساسي في الأبحاث المناخية وأغراض مراقبة الطقس ، إلا أن الاهتمام العالمي الحديث بالطاقة الشمسية أدى أيضًا إلى زيادة الاهتمام بمقاييس الحرارة. في هذه المقالة سوف نستكشف الجوانب الأساسية لجهاز البيرانومتر: ما الذي يقيسه؟ بماذا يستفاد منه؟ وكيف يعمل؟ ما الذي يقيسه؟ جهاز البيرانومتر: جهاز استشعار الإشعاع الشمسي تقيس اجهزة البيرانومتر الإشعاع الشمسي الكلّي: مقدار الطاقة الشمسية لكل وحدة مساحة لكل وحدة زمنية واقعة على سطح اتجاه محدد ينبع من مجال رؤية نصف كروي (2π sr) ، يُشار إليه على سبيل المثال ↓. يشتمل الإشعاع الشمسي الكلّي على ضوء الشمس المباشر وضوء الشمس المنتشر ، كما هو موضح في الشكل 1. يتم تقديم المساهمة من ضوء الشمس المباشر بواسطة E⋅cos (θ) حيث θ هي الزاوية بين السطح الطبيعي وموقع الشمس في السماء و E هو أقصى قدر من ضوء الشمس المباشر. ومن ثم فإن الإشعاع الشمسي الكلّي هو: Eg↓ = E⋅cos(θ) + Ed حيث يفسر Ed ضوء الشمس المنتشر.
تعريف الإشعاع الشمسي - Solar Irradiance
طيف الشمس في الفضاء (أصفر) وبعد تخلله جو الأرض (بني). إلى اليسار الأشعة البنفسجية وأشعة إكس، وإلى اليمين نطاق الأشعة تحت الحمراء ، وقمة المنحنى عند الضوء المرئي. المحور السيني يبين طول الموجة الضوئية. أشعة الشمس أو الأشعة الشمسية أو ضوء الشمس هو عبارة عن مجموع من الموجات الكهرومغناطيسية ، يمكن للإنسان رؤية جزء منها يسمى ضوء مرئي وبقيتة لا يرى بالعين المجردة. تتميز الأشعة المرئية من طيف الشمس بأنها تتكون من أشعة لونية من الأحمر إلى البنفسجي وهي ألوان قوس قزح. تعريف الإشعاع الشمسي - Solar Irradiance. موجات الأحمر لها طول موجة 700 نانومتر وموجات البنفسجي قصيرة الموجة وطول موجتها 400 نانومتر. جزئين من طيف الشمس لا ترى بالعين المجردة: كما في الشكل الجزء ذو موجة أطول من 700 نانومتر (تصل إلى نحو 2700 نانومتر) وهذا هو نطاق الأشعة تحت الحمراء ، والجزء الآخر ذو طول موجات أقل من 400 نانومتر (إلى اليسار في الرسم البياني للطيف)، وهو يسمى نطاق الأشعة فوق البنفسجية. الأشعة الشمسية تحمل طاقة وتختلف طاقتها بحسب طول موجتها، فكلما زادت موجة الضوء كلما انخفضت طاقته. معنى ذلك ان الأشعة فوق البنفسجية طاقتها عالية نسبيا، ولذلك فهي ضارة لجلد الإنسان إذا تعرض إليها طويلا.
ما هو الإشعاع الشمسي &Ndash; زيادة
الأسطح الأفقية هي تلك التي يوجد بها الكثير من الإشعاع المنتشر. الوضع هو عكس الأسطح الرأسية ، لأنه لا يكاد يوجد أي اتصال. انعكاس الإشعاع الشمسي
إنه نوع يعكس سطح الأرض. لا يمتص السطح كل الإشعاع الذي يصل إلينا من الشمس ، لكن بعضًا منه ينحرف. تسمى هذه الكمية من الإشعاع المنحرف عن السطح البياض. بسبب تغير المناخ وذوبان القمم الجليدية القطبية ، ازداد البياض الأرضي بشكل كبير. لن تتلقى الأسطح الأفقية أي إشعاع منعكس لأنها لا تستطيع رؤية أي سطح من الأرض. الوضع مع الإشعاع الشمسي المنتشر هو عكس ذلك تمامًا. في هذه الحالة ، يتلقى السطح العمودي أكبر قدر من الإشعاع المنعكس. الإشعاع الشمسي العالمي
يمكن القول إنها الكمية الإجمالية للإشعاع الموجود على الأرض. إنه مجموع الأنواع الثلاثة السابقة للإشعاع. لنأخذ مثالاً على يوم مشمس تمامًا. هنا سوف نحصل على إشعاع مباشر متفوق على الإشعاع المنتشر. مع ذلك، لا يوجد إشعاع مباشر في الأيام الملبدة بالغيوم ، لكن كل الإشعاع الساقط منتشر. كيف تؤثر على الحياة والأرض
إذا تلقى كوكبنا الكثير من الإشعاع الشمسي ، فلن تظهر الحياة كما هي الآن. توازن الطاقة على الأرض هو صفر. هذا يعني أن كمية الإشعاع الشمسي التي تتلقاها الأرض هي نفس كمية الإشعاع الشمسي الذي تنبعث منه في الفضاء الخارجي.
من العوامل المهمة الأخرى لنشر الطاقة الشمسية في المملكة ارتفاع استهلاك الطاقة الأولية للفرد بشكل مذهل ، وهو أعلى بأربعة أضعاف من المتوسط العالمي، يشهد إجمالي استهلاك الطاقة في المملكة ارتفاعًا سريعًا بمعدل سريع قدره 6 في المائة سنويًا ، وهو ما يمثل أيضًا حجة قوية لتنويع مصادر الطاقة. أهداف طموحة للمملكة حول الطاقة الشمسية
على الرغم من إمكاناته الهائلة ، لا يزال قطاع الطاقة الشمسية في المملكة في مراحل مبكرة، يقول مكيو يامادا ، باحث في مركز الملك فيصل للبحوث والدراسات الإسلامية (الرياض): "لم تحول المملكة بعد إمكاناتها الشمسية الضخمة إلى واقع"، في عام 2012 ، كشفت الحكومة عن خطط لاستثمار أكثر من 100 مليار دولار في مشاريع الطاقة النظيفة حتى عام 2030 من أجل توليد 41 جيجا وات ، أي ثلث احتياجاتها من الطاقة ، من الموارد المتجددة ، والطاقة الشمسية في المقام الأول. ومع ذلك ، قامت الحكومة بتخفيض البرنامج بشكل كبير في يناير 2015 وحددت هدفًا للطاقة المتجددة أكثر واقعية بنسبة 14٪ من طاقة التوليد الحالية (9. 5 جيجا واط) بحلول عام 2030، "الطاقة الشمسية المركبة أقل من خمس تلك الموجودة في الإمارات العربية المتحدة والتي يمكن أن تكون يعزى إلى التفتت المؤسسي وعدم التعاون الفعال بين المنظمات الحكومية وشبه الحكومية ذات الصلة ".
[3]
حدود قانون جاي لوساك
يوجد بعض القيود التي تحدد قانون جاي لوساك والتي تتضمن الآتي:
ينطبق القانون على الغازات المثالية فقط. ينطبق قانون جاي لوساك على الغازات الحقيقية في درجات حرارة عالية ، أو في حالة وجود ضغط منخفض. تتناقض النسبة مع زيادة الضغط وقد انحرفت نسبة الضغط إلى درجة الحرارة عند الضغوط العالية ، ويعود ذلك الانخفاض إلى زيادة الحجم عند الضغوط العالية ، وهو ما يمكنه تفسير زيادة قوة التنافر بين الجزيئات عند الضغوط العالية. [3]
تطبيقات قانون جاي لوساك في الحياة
تعتبر أهمية الغازات في حياتنا كبيرة للغاية، حيث بعض الأمثلة الواقعية لـ قانون جاي لوساك تتمثل في تمزق قدر الضغط ، وعلبة الهباء الجوي والإطار ، وقد تنفجر كل هذه المواد عند تعرضها لدرجات حرارة عالية، وقد يشرح قانون جاي لوساك السبب العلمي وراء الانفجار. يُعد قانون جاي لوساك هو القانون الذي ينص على زيادة ضغط الغاز مع ارتفاع درجة حرارته أو العكس ، وقد نشر جاي لوساك نتائجه التجريبية في عام 1808 والتي قد أظهرت العلاقة المباشرة بين الضغط ودرجة حرارة كمية ثابتة من الغاز عند حجم معين وثابت. وتطبيقات الحياة الواقعية الخاصة بالقانون تشمل الآتي:
طنجرة الضغط
هو عبارة عن إناء محكم الغلق يستخدم في طهي الطعام تحت ضغط البخار ، وفي أغلب الأوقات تكون مصنوعة من الفولاذ أو من الألومنيوم حيث عند توفير الحرارة نجد أن الماء المتواجد داخل الإناء يتبخر ، ويتم إطلاق ذلك البخار بطريقة دورية خلال صمام من أجل الحفاظ على ضغط التشغيل داخل الإناء.
جاي لوساك قانون
03-10-2011, 04:20 PM
#1
عضو ذهبي
قانون جاي لوساك
قانون جاي لوساك ( Gay-Lussac's Law) قانون يوضّح العلاقة بين ضغط الغاز ودرجة الحرارة عند ثبوت الحجم. حيث توصّل جاي لوساك إلى علاقة رياضية بسيطة يمكن تمثيلها في المعادلة:
p/T = constant
أي... ضغط الغاز / درجة الحراة المطلقة = مقدار ثابت. ويمكن كتابة العلاقة بالشكل التالي: p1/T1 = p2/T2
وبناءً على هذا القانون تكون حجوم الغازات الداخلة في التفاعل والناتجة عنه مرتبطة بنسب مكوّنة من أعداد صحيحة وبسيطة عند نفس الظروف من الضغط ودرجة الحرارة. وهذا هو الجزء المذكور في الكتب المقرّرة للبنين والبنات في كتاب الصفّ الأول ثانوي. نصيحتي لكِ يا أستاذة أن لا تحاولي التمهيد لهذا القانون كثيراً ، فالحرص على زيادة التوضيح أحياناً تزيده غموضاً. أدخلي مباشرة في الموضوع ، اكتبي مثلاً على السبورة معادلة تحضير الماء: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O
ووضّحي لهم أنّ الغازات في هذا التفاعل وفي غيره من التفاعلات الغازية تتفاعل بنسب حجمية ثابتة مكوّنة من أعداد صحيحة وصغيرة عند ثبوت الضغط ودرجة الحرارة. ففي هذا التفاعل ترتبط الغازات بالنسب الحجمية التالية: حجم واحد من O 2: حجمين من H 2: حجمين من بخار الماء H 2 O
بمعنى لو تفاعل لترين من غاز الأكسجين فإنّه سيتفاعل 4 لترات من غاز الهيدروجين وينتج 4 لترات من بخار الماء.
قانون جاي لوساك للغازات
نجد إنه إذا كان حجم الغاز سيظل كما هو فإن مضاعفة درجة الحرارة سيتطلب مضاعفة الضغط ، وقد تم وضع ذلك القانون لأول مرة من قبل الفرنسي جوزيف جاي لوساك 1778 وفي عام 1850 وفقاً لـ قانون جاي لوساك ، نجد أن الضغط يتناسب مع درجة الحرارة المطلقة لكمية معينة من الغاز المحتفظ بها عند حجم ثابت. ---
شرح قانون جاي لوساك
[٥]
إطارات السيارات: قد يحدث انفجار لإطارات السيارة المنتفخة في فصل الصيف، وذلك بسبب ارتفاع درجات الحرارة وبالتالي زيادة ضغط الهواء الموجود في الإطارات، وعند نقطة معينة لا يتحمّل الإطار زيادة الضغط فينفجر وذلك بحسب قانون جاي لوساك الذي يفسر زيادة الضغط عند ازدياد درجات الحرارة. [٦]
سخّان الماء الكهربائي: سخان الماء الكهربائي مشابه لقدر الضغط، إذ يتم تسخين الماء بواسطة أنابيب التسخين الموجودة داخل السخّان، ويتم إطلاق البخار المتولد من خلال فوهة المخرج، وتنظم هذه السخانات الكهربائية الحديثة درجة حرارة الماء تلقائيًا، ولكن عند حدوث عطل في النظام أو في صمام تخفيف الضغط فإن البخار يتولّد بسبب مصدر الطاقة المستمر، بحيث يمكن أن يتسبب هذا البخار في تلف السخان ولكن إذا تجاوز ضغط البخار الحد المسموح به فقد ينفجر السخان. [٦]
البخاخات: وهي أجهزة تنشر رذاذًا أو مجموعة من الجسيمات الصلبة الدقيقة أو القطرات السائلة المعلّقة في الهواء، وعندما يتم فتح صمام البخاخ يتم إخراج الغاز على شكل رذاذ، وتُعد أهم مكونات البخاخ هي المادة الدافعة التي تتكون من مركبات عالية التطاير تم تسييلها عن طريق الضغط العالي والتي تقوم بدفع مكونات البخاخ عندما يتم فتح الصمام، وعند تعرُّض هذه البخاخات لبيئة ذات درجات حرارة مرتفعة فإن هذه المادة الدافعة تتبخر ويزداد ارتطام جزيئاتها بسطح علبة البخاخ من الداخل، وبالتالي يزداد ضغطها فتنفجر العلبة عندما يصبح الضغط غير محتمل، لذلك يوصى بوضع البخاخات بعيداً عن مصادر الحرارة.
انصبت أبحاث غاي لوساك على النسب الحجمية التي يتفاعل وفقها الأكسجين والهدروجين ليشكلا الماء، فحصل على النسبة 2/1 بدقة عالية، وبعد دراسة عدد من تفاعلات الغازات وضع قانون النسب الحجمية الثابتة للغازات المتفاعلة [ر: الاتحادات الكيمياوية (قوانين ـ)]، والمقصود به أن حجوم الغازات الداخلة في تفاعل والناجمة عنه تكون بنسب ثابتة وبأعداد صغيرة صحيحة. كان الإنكليزي ديفي Davy قد عزل معدنَي الصوديوم والبوتاسيوم بالتحليل الكهربائي لملحيهما قبل فترة قصيرة، فوضع غاي لوساك طريقة لاستحصالهما من تفاعل الحديد المحمّى مع هدروكسيديهما. وصنع أكاسيد وأميدات هذين المعدنين، واكتشف عنصر البور. أما مركبات السيانيد فقد تعمق في دراستها واكتشف حمض سيان الماء HCN وغاز السيانوجين C2N2. وكانت له إسهامات واسعة في الكيمياء العضوية. إذ إن لافوازييه وجد طريقة لتحليل المواد العضوية، وذلك بحرقها بالأكسجين في ناقوس زجاجي محاولاً تحديد الماء وغاز الكربون المتكوّن. وقد حسّن غاي لوساك وتنار هذه الطريقة، وذلك بحرق العينة في أنبوب احتراق combustion tube بوجود مادة مؤكسِدة مثل كلورات البوتاسيوم KClO3 عام 1810، واستعاد فيما بعد أكسيد النحاس عام 1815.
1- ص ∝ 1 / الخامس " p ∝ 1/V". 2- ع k1 1 / V" p = k1 1/V". k1 هنا ثابت التناسب، V هو الصوت و p هو الضغط، وعند إعادة الترتيب نحصل على أن ثابت التناسب = الصوت والضغط، والآن إذا تعرضت كتلة ثابتة من الغاز للتوسع عند درجة حرارة ثابتة، فسيكون الحجم والضغط النهائيان p2 و V2 الحجم الأولي والضغط الأولي هنا هو p1 و V1 ، ثم وفقا لقانون بويل: p1 × V1 = p2 × V2 = ثابت (k1). p1 / p2 = V2 / V1، وفقا لقانون بويل إذا تضاعف الضغط عند درجة حرارة ثابتة، يتم تقليل حجم هذا الغاز إلى النصف، والسبب هو القوة الجزيئية بين جزيئات المادة الغازية، وفي الحالة الحرة تشغل المادة الغازية حجما أكبر من الحاوية بسبب الجزيئات المتناثرة، وعندما يتم تطبيق الضغط على المادة الغازية، تقترب هذه الجزيئات وتحتل حجما أقل، بمعنى آخر فإن الضغط المطبق يتناسب طرديا مع كثافة الغاز. قانون تشارل
قام جاك تشارلز عام 1787 بتحليل تأثير درجة الحرارة على حجم المادة الغازية عند ضغط ثابت، ولقد قام بهذا التحليل لفهم التكنولوجيا الكامنة وراء رحلة منطاد الهواء الساخن، ووفقا للنتائج التي توصل إليها عند ضغط ثابت ولكتلة ثابتة، يتناسب حجم الغاز بشكل مباشر مع درجة الحرارة، وهذا يعني أنه مع الزيادة في درجة الحرارة يجب زيادة الحجم مع انخفاض درجة الحرارة، وفي تجربته حسب أن الزيادة في الحجم مع كل درجة تساوي 1 / 273.