تمرین پیوند با ریاضی شیمی دهم صفحه 74
تغییر آب و هوای زمین در لایهی تروپوسفر رخ میدهد. در این لایه با افزایش ارتفاع به ازای هر کیلومتر، دما در حدود $\mathbf{6^irc C}$ افت میکند و در انتهای لایه به حدود $\mathbf{-55^irc C}$ ($\mathbf{218 \text{ کلوین}}$) میرسد. اگر میانگین دما در سطح زمین در حدود $\mathbf{14^irc C}$ ($\mathbf{287 \text{ کلوین}}$) در نظر گرفته شود:
آ) ارتفاع تقریبی لایهی تروپوسفر را حساب کنید.
ب) رابطهای برای تبدیل دما، بر حسب درجه سلسیوس به دما بر حسب کلوین پیدا کنید.
پاسخ و توضیح تمرین پیوند با ریاضی صفحه 50 شیمی دهم
این تمرین یک مسئلهی محاسباتی ساده برای درک مفهوم **گرادیان دمایی** در جو زمین و رابطهی بین دو مقیاس پرکاربرد دما یعنی **سلسیوس** و **کلوین** است. 🌡️
---
## آ) محاسبهی ارتفاع تقریبی لایهی تروپوسفر
ارتفاع لایهی تروپوسفر بر اساس تغییر دمای کل و نرخ تغییر دما (گرادیان) محاسبه میشود:
1. **محاسبهی کل افت دما:**
* $\text{دمای سطح زمین} = \mathbf{14^irc C}$
* $\text{دمای انتهای تروپوسفر} = \mathbf{-55^irc C}$
* $\mathbf{\text{کل افت دما}} = 14^irc C - (-55^irc C) = \mathbf{69^irc C}$
2. **محاسبهی نرخ تغییر دما (گرادیان):**
* $\text{افت دما به ازای هر کیلومتر} = \mathbf{6^irc C/km}$
3. **محاسبهی ارتفاع تقریبی:**
$$\mathbf{\text{ارتفاع} (km)} = \frac{\text{کل افت دما} (^irc C)}{\text{افت دما در هر کیلومتر} (^irc C/km)}$$
$$\mathbf{\text{ارتفاع تروپوسفر}} = \frac{69^irc C}{6^irc C/km} = \mathbf{11.5 \text{ km}}$$
**نتیجه:** ارتفاع تقریبی لایهی تروپوسفر $\mathbf{11.5 \text{ کیلومتر}}$ است، که منطبق بر ارتفاع استاندارد این لایه است.
---
## ب) رابطهی تبدیل دما (سلسیوس به کلوین)
مقیاس $\mathbf{\text{کلوین}}$ مقیاس دمایی **مطلق** است که نقطهی صفر آن $\mathbf{\text{صفر مطلق}}$ (پایینترین دمای ممکن) است. این مقیاس با مقیاس $\mathbf{\text{سلسیوس}}$ با یک اختلاف ثابت مرتبط است:
* **نقطهی انجماد آب:** $\mathbf{0^irc C} = \mathbf{273.15 \text{ K}}$ (معمولاً $\mathbf{273 \text{ K}}$ در محاسبات ساده در نظر گرفته میشود).
* **رابطه:** دمای بر حسب کلوین ($athbf{T_K}$) برابر است با دمای بر حسب سلسیوس ($athbf{T_C}$) به اضافه $\mathbf{273.15}$.
$$\mathbf{T_K = T_C + 273.15}$$
**بررسی با دادههای سوال:**
* $\mathbf{14^irc C}$ (سطح زمین): $14 + 273 = 287 \text{ K}$ ($heckmark$)
* $\mathbf{-55^irc C}$ (انتهای تروپوسفر): $-55 + 273 = 218 \text{ K}$ ($heckmark$)
(در این کتاب، از تقریب $\mathbf{273}$ استفاده شده است.)