生命的必需品——空气

1、生命的必需品空气七年级四班主办：张法滔 张蕾制作：张鑫空气简介空气的分层质量等级空气质量结束123451简介简介简介空气，我们每天都呼吸着的“生命气体”，它分层覆盖在地球表面，透明且无色无味，它主要由氮气和氧气组成，对人类的生存和生产有重要影响。空气是指地球大气层中的气体混合，为此，空气属于混合物，它主要由 氮气、氧气、稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡），二氧化碳以及其他物质（如水蒸气、杂质等）组合而成。其中氮气的体积分数约为78%，氧气的体积分数约为21%，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）的体积分数约为0.934%，二氧化碳的体积分数约为0.034%，其他物质（如水蒸气、杂质等）的体积分数

2、约为0.002%。空气的成分不是固定的，随着高度的改变、气压的改变，空气的组成比例也会改变。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质，直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。19世纪末，科学家们又通过大量的实验发现，空气里还有氦、氩、氙等稀有气体。在自然状态下空气是无色无味的。空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必须的。所有动物都需要呼吸氧气，绿色植物的呼吸作用也需要氧气。此外绿色植物利用空气中的二氧化碳进行光合作用，二氧化碳是几乎所有植物的唯一的来源。 从地面到1012千米以内的这一层空气，它是大气层最底下的一层，叫做对流层。主要的天气现象，如云、雨、雪、雹

3、等都发生在这一层里。 在对流层的上面，直到大约50千米高的这一层，叫做平流层。平流层里的空气比对流层稀薄得多了，那里的水汽和尘埃的含量非常少，所以很少有天气现象了。从平流层以上到80千米这一层，有人称它为中间层，这一层内温度随高度降低。 在80千米以上，到500千米左右这一层的空间，叫做热层，这一层内温度很高，昼夜变化很大。 从地面以上大约50千米开始，到大约1000千米高的这一层，叫做电离层。美丽的极光就出现在电离层中。在离地面500千米以上的叫外大气层，也叫磁力层，它是大气层的最外层，是大气层向星际空间过渡的区域，外面没有什么明显的边界。在通常情况下，上部界限在地磁极附近较低，近磁赤道上空

4、在向太阳一侧，约有910个地球半径高，换句话说，大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。Tittle HereAIR 空气无色无味，气态。 在0及一个标准大气压下（1.013105 Pa）空气密度为1.293g/L 。把气体在0和一个标准大气压下的状态称为标准状态，空气在标准状态下可视为理想气体，其摩尔体积为22.4L/ mol。 空气的比热容与温度有关，温度为250K时,空气的定压比热容cp=1.003kJ/(kg*K).，300K时,空气的定压比热容cp=1.005kJ/(kg*K) 空气的相对分子质量是29。 常温下的空气是无色无味的气体，液态空气则是一种易流动的浅黄色液体。一般当空

5、气被液化时二氧化碳已经清除掉，因而液态空气的组成是20.95%氧，78.12%氮和0.93%氩，其它组分含量甚微，可以略而不计。 在标准状态下空气的声速为331.5m/s。 干燥空气的摩尔质量为28.9634g/mol。 在标准状态下空气对可见光的折射率约为1.00029。它随气压、气温和空气成分变化。尤其湿度对于折射率的影响比较大，相应地光速在空气中也随之改变。 比热容： = 1.005 kJ/(kg K) = 0.279 kWh/(Tonne K)（等压过程） = 0.718 kJ/(kg K) = 0.199 kWh/(Tonne K)（等容过程） 不含水蒸气的空气被称为干空气。干空气的

6、气体常数为2.8704*10*6erg g*(-1) K*(-1)，平均分子量=28.966g mol*(-1) ，定压比热=7R/2=0.240 cal g*(-1) K*(-1)，干空气定容比热=5R/2=0.171 cal g*(-1) K*(-1)。2空气的空气的分层分层Tittle Here分层 空气包裹在地球的外面，厚度达到数千千米。这一层厚厚的空气被称为大气层。大气层分为对流层、平流层（同温层）、中间层、电离层（暖层）和散逸层。我们生活在最下面的一层（即对流层）中。在平流层，空气要稀薄的多，这里有一种叫做“臭氧（氧气的同素异形体O3）”的气体，它可以吸收太阳光中有害的紫外线。中间

7、层又称中层，自平流层顶到85千米之间的大气层。再上面是电离层，这里的空气处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。电离层的作用非常重要，它可以将无线电波反射到世界各地。若不考虑水蒸气、二氧化碳和各种碳氢化合物，则地面至100km高度的空气平均组成保持恒定值。在25km高空臭氧的含量有所增加。在更高的高空，空气的组成随高度而变，且明显地同每天的时间及太阳活动有关。SWOT Analysis 按照大气在铅直方向的各种特性，将大气分成若干层次。按大气温度随高度分布的特征，可把大气分成对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。按大气各组成成分的混和状况，可把大气分

8、为均匀层和非均匀层。按大气电离状况，可分为电离层和非电离层。按大气的光化反应，可分为臭氧层。按大气运动受地磁场控制情况，可分有磁层。近地面的大气层主要通过吸收地面辐射而升温，气温随高度的增加而递减，下部热，上部冷，空气垂直对流运动显著，故称对流层（troposphere)。对流层厚度因纬度和季节的不同而不同：热带较厚，寒带较薄；夏季较厚，冬季较薄。赤道地区对流层厚度可达1618千米，中纬度地区约1012千米，两极地区约78千米。自地球表面向上，随高度的增加空气愈来俞稀薄。大气的上界可延伸到20003000公里的高度。在垂直方向上，大气的物理性质有明显的差异。根据气温的垂直分布、大气扰动程度、电

9、离现象等特征，一般将大气分为五层。Tittle Here分层平流层中间层散逸层暖层对流层 对流层是大气的最下层。它的高度因纬度和季节而异。就纬度而言，低纬度平均为1718公里；中纬度平均为1012公里；高纬度仅89公里。就季节而言，对流层上界的高度，夏季大于冬季。对流层的主要特征；气温随高度的增加而递减，平均每升高100米，气温降低0.65。其原因是太阳辐射首先主要加热地面，再由地面把热量传给大气，因而愈近地面的空气受热愈多，气温愈高，远离地面则气温逐渐降低。空气有强烈的对流运动。地面性质不同，因而受热不均。暖的地方空气受热膨胀而上升，冷的地方空气冷缩而下降，从而产生空气对流运动。对流运动使高

10、层和低层空气得以交换，促进热量和水分传输，对成云致雨有重要作用。天气的复杂多变。对流层集中了75大气质量和90的水汽，因此伴随强烈的对流运动，产生水相变化，形成云、雨、雪等复杂的天气现象。 自对流层顶向上55公里高度，为平流层。其主要特征：温度随高度增加由等温分布变逆温分布。平流层的下层随高度增加气温变化很小。大约在20公里以上，气温又随高度增加而显著升高，出现逆温层。这是因为2025公里高度处，臭氧含量最多。臭氧能吸收大量太阳紫外线，从而使气温升高。垂直气流显著减弱。平流层中空气以水平运动为主，空气垂直混合明显减弱，整个平流层比较平稳。水汽、尘埃含量极少。由于水汽、尘埃含量少，对流层中的天气

11、现象在这一层很少见。平流层天气晴朗，大气透明度好。 从平流层顶到85公里高度为中间层。其主要特征：气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至83113。因为该层臭氧含量极少，不能大量吸收太阳紫外线，而氮、氧能吸收的短波辐射又大部分被上层大气所吸收，故气温随高度增加而递减。出现强烈地对流运动。这是由于该层大气上部冷、下部暖，致使空气产生对流运动。但由于该层空气稀薄，空气的对流运动不能与对流层相比。 从中间层顶到800公里高度为暖层。暖层的特征：随高度的增高，气温迅速升高。据探测，在300公里高度上，气温可达1000以上。这是由于所有波长小于0.175微米的太阳紫外辐射都被该层的大气物质所吸收

12、，从而使其增温的缘故。空气处于高度电离状态。这一层空气密度很小，在270公里高度处，空气密度约为地面空气密度的百亿分之一。由于空气密度小，在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，氧分子和部分氮分子被分解，并处于高度电离状态，故暖层又称电离层。电离层具有反射无线电波的能力，对无线电通讯有重要意义。 暖层顶以上，称散逸层。它是大气的最外一层，也是大气层和星际空间的过渡层，但无明显的边界线。这一层，空气极其稀薄，大气质点碰撞机会很小。气温也随高度增加而升高。由于气温很高，空气粒子运动速度很快，又因距地球表面远，受地球引力作用小，故一些高速运动的空气质点不断散逸到星际空间，散逸层由此而得名。据宇宙火箭资料证明

13、，在地球大气层外的空间，还围绕由电离气体组成极稀薄的大气层，称为“地冕”。它一直伸展到22 000公里高度。由此可见，大气层与星际空间是逐渐过渡的，并没有截然的界限。3质量等质量等级级Tittle Here质量等级 假如没有空气，我们的地球上将是一片荒芜的沙漠，没有一丝生机。绿色植物利用空气中的二氧化碳以及阳光和水合成营养物质，在此过程中，氧气被释放出来，人类和其他动物呼吸空气来获取氧气，动物还需要氧气从摄入的食物中获取能量。工业的发展，向空气排放了有害物质，污染了空气，使空气里增加了有害成分。当空气里的有害物质达到一定浓度后，就会严重地损害人类的健康和农作物的生长，破坏了某些物质，又会使人的

14、能见度降低，影响交通安全等等。因此，必须大力防止空气的污染。排放到空气里的有害物质，可以分为以下几类：粉尘类（如炭粒等），金属尘类（如铁、铝等），湿雾类（如油雾、酸雾等），有害气体类（如一氧化碳、硫化氢、氮的氧化物等）。从世界范围来看，排放量较多、危害较大的有害气体是二氧化硫和一氧化碳。二氧化硫是煤、石油在燃烧中产生的。一氧化碳主要是汽车开动时排出的。从全球估计，一氧化碳的排出量超过二氧化硫的排出量。 根据国家环保局统一规定，我国空气质量分为5级。它是将一系列复杂的空气监测数据，按一定方法处理后，算出其空气污染指数具体是多少，然后再确定其空气质量等级。其具体标准如下:当空气污染指数达050时为

15、1级；51100时为2级；101200时为3级；201300时为4级；300以上时为5级。其中3级属于轻度污染，4级属于中度污染，5级则属于重度污染。 2012年2月，国务院同意发布新修订的环境空气质量标准增加了PM2.5监测指标。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。PM2.5指标表示每立方米空气中这种颗粒的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。Tittle Here相对湿度 通常用于表示湿度的高低，以 %RH 为单位。它反映空气接近饱和 状态的能力。湿度越大，表示空气越接近饱和状态。相反湿度越小，空气越干燥。4空气质空气质量量 空气质量（air qua

16、lity）的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括车辆、船舶、飞机的尾气、工业污染、居民生活和取暖、垃圾焚烧等。城市的发展密度、地形地貌和气象等也是影响空气质量的重要因素。 另外，“负氧离子”浓度是空气质量好坏的标志之一。根据世界卫生组织的标准，当空气中负氧离子浓度高于每立方厘米1000个1500个时，才能称得上是“清新空气”。Tittle Here空气质量二氧化氮二氧化氮化学式NO2，是一种棕红色、高度活性的气态物

17、质。二氧化氮在臭氧的形成过程中起着重要作用。人为产生的二氧化氮主要来自高温燃烧过程的释放，比如机动车、电厂废气的排放等。 二氧化氮还是酸雨的成因之一，所带来的环境效应多种多样，包括：对湿地和陆生植物物种之间竞争与组成变化的影响，大气能见度的降低，地表水的酸化，富营养化（由于水中富含氮、磷等营养物藻类大量繁殖而导致缺氧）以及增加水体中有害于鱼类和其它水生生物的毒素含量。二氧化硫二氧化硫（SO2）是一种常见的和重要的大气污染物，是一种无色有刺激性的气体。二氧化硫主要来源于含硫燃料（如煤和石油）的燃烧；含硫矿石（特别是含硫较多的有色金属矿石）的冶炼；化工、炼油和硫酸厂等的生产过程。 烟尘、总悬浮颗粒

18、物、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、挥发性有机化合物等等。 空气污染源也可分为自然的和人为的两大类。自然污染源是由于自然原因（如火山爆发，森林火灾等）而形成，人为污染源是由于人们从事生产和生活活动而形成。 可吸入颗粒物是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径10微米的颗粒物。PM2.5 细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属