محاسبه دمای هوا در لایه مزوسفر – کلاس شیمی کنکور رتبه های برتر

آموزش شیمی با روش مطالعه شیمی رتبه های برتر کنکور

دکتر مهدی نباتی – معلم تراز ۱ دبیران شیمی ایران

بهترین دبیران شیمی ایران معلم شیمی رتبه های برتر بهترین دبیران کنکور ایران بهترین و برترین دبیران کنکور ایران معلم تراز یک دبیران شیمی ایران معلم تراز ۱ دبیران شیمی کنکور ایران

دانش آموزان کنکوری عزیزم، یکی از مباحث بسیار جدیدی که در درس شیمی در فصل دوم شیمی دهم گنجانده شده است، مبحث لایه های هواکره هست که متاسفانه بسیار گنگ مطرح شده، حال آنکه می توان بسیار سوالات ابتکاری از این مبحث را انتظار داشت.

به همین خاطر، در این مقاله با یک تست ترکیبی تالیفی بسیار سنگین می خواهم به شما عزیزان یاد بدهم که چطور می توان به راحتی مسائل این مبحث را حل کرد.

 

تست تالیفی شیمی دهم

محققان هواشناسی بر اساس پژوهش های گسترده متوجه شدند که دمای هوا نسبت به ارتفاع از سطح زمین در لایه های استراتوسفر و مزوسفر به ترتیب با شیب های ۲ و ۱۲ افزایش و کاهش می یابد. اگر در یک روز پاییزی، میانگین دمای هوا در نقطه ای از سطح زمین برابر با ۱۰ درجه سانتیگراد باشد، بر اساس یافته های این محققان پیشبینی می شود دما در ۷۰ کیلومتری سطح زمین چند کلوین باشد؟

الف: ۷۲

ب: ۴

ج: ۴۷

د: ۲۳۶

 

پاسخ:

مطابق با نمودار شماتیک زیر با افزایش ارتفاع از سطح زمین، به ترتیب در لایه های تروپوسفر، استراتوسفر و مزوسفر، کاهش و افزایش و کاهش دمایی داریم.

 

 

در لایه اول یعنی تروپوسفر (صفر تا ۱۲ کیلومتری سطح زمین) با افزایش هر کیلومتر ارتفاع از سطح زمین، دما به اندازه ۶ درجه سانتیگراد کاهش پیدا می کند.

بنابراین اگر دما در سطح زمین، ۱۰ درجه سانتی گراد باشد، در ۱۲ کیلومتری سطح زمین دما برابر خواهد بود با:

θ_۲ = θ_۱ – ۶h

h = 12 km

θ_۱ = ۱۰ °C

⇓

θ_۲ = -۶۲ °C

 

مطابق صورت سوال در لایه دوم یعنی استراتوسفر (۱۲ تا ۵۰ کیلومتری سطح زمین) دما با شیب ۲ افزایش می یابد.

بنابراین در انتهای لایه استراتوسفر، دما برابر خواهد بود با:

θ_۳ = θ_۲ + ۲h

h = 50 – 12 = 38 km

θ_۲ = -۶۲ °C

⇓

θ_۳ = ۱۴ °C

 

مطابق صورت سوال در لایه سوم یعنی مزوسفر (از ۵۰ کیلومتری سطح زمین به بعد) دما با شیب ۱۲ کاهش می یابد.

بنابراین در ۷۰ کیلومتری سطح زمین، دما برابر خواهد بود با:

θ_۴ = θ_۳ – ۱۲h

h = 70 – 50 = 20 km

θ_۳ = ۱۴ °C

⇓

θ_۳ = -۲۲۶ °C

 

بنابراین دما در ارتفاع ۷۰ کیلومتری سطح زمین برابر با ۲۲۶- درجه سانتی گراد هست. که از رابطه زیر می توان درجه سلسیوس را به کلوین تبدیل کرد:

T = θ + ۲۷۳

θ = -۲۲۶ °C

⇓

T = 47 K

 

گزینه صحیح:

با توجه به تحلیل های انجام شده و محاسبات صورت گرفته، گزینه ج پاسخ صحیح است.

 

دکتر مهدی نباتی

استاد برند شیمی کنکور ایران

 

تهران مشهد اصفهان تبریز کرج شیراز اهواز قم کرمانشاه ارومیه زاهدان رشت کرمان همدان اراک یزد اردبیل بندر عباس اسلامشهر قزوین زنجان خرم آباد سنندج گرگان ساری کاشان گلستان بروجرد قدس ملارد دزفول خمینی شهر آبادان ورامین سبزوار نجف آباد نیشابور بابل آمل شهریار ساوه خوی قائم شهر قرچک بجنورد سرجان بوشهر بیرجند ایلام ملایر بوکان مراغه رفسنجان

تدریس خصوصی (آنلاین و حضوری) شیمی کنکور و المپیاد شیمی

نسیم شهر مهاباد سقز زابل گنبد کاووس شاهرود شهرکرد پاکدشت شاهین شهر سمنان خرمشهر مرودشت اندیمشک تربت حیدریه مرند میاندوآب بندر ماهشهر بندر انزلی شهرضا مسجد سلیمان