تمرین خود را بیازمایید شیمی دهم صفحه 54
در جدول زیر، فشار گاز اکسیژن هوا در ارتفاع‌های مختلف از سطح زمین داده شده است:
| ارتفاع از سطح زمین (km) | $\mathbf{0}$ | $\mathbf{0.3}$ | $\mathbf{0.6}$ | $\mathbf{1.8}$ | $\mathbf{2.4}$ | $\mathbf{3.0}$ | $\mathbf{3.6}$ | $\mathbf{4.2}$ | $\mathbf{4.8}$ | $\mathbf{6}$ | $\mathbf{6.7}$ | $\mathbf{7.3}$ | $\mathbf{7.9}$ |
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
| فشار گاز اکسیژن ($athbf{\times 10^{-2} \text{ atm}}$) | $\mathbf{20.9}$ | $\mathbf{20.1}$ | $\mathbf{19.6}$ | $\mathbf{16.6}$ | $\mathbf{15.4}$ | $\mathbf{14.3}$ | $\mathbf{13.2}$ | $\mathbf{12.3}$ | $\mathbf{11.4}$ | $\mathbf{9.7}$ | $\mathbf{9}$ | $\mathbf{8.4}$ | $\mathbf{7.6}$ |
آ) نمودار فشار گاز اکسیژن را بر حسب ارتفاع، روی کاغذ میلی‌متری داده شده رسم کنید.
ب) با توجه به نمودار، با افزایش ارتفاع در هواکره فشار گاز اکسیژن چه تغییری می‌کند؟
پ) با استفاده از نمودار، فشار این گاز را در ارتفاع $\mathbf{2.5 \text{ کیلومتری}}$ پیش‌بینی کنید.
ت) با استفاده از یک نرم‌افزار رسم نمودار، این نمودار را رسم و نتیجه را به کلاس گزارش کنید.
پاسخ و توضیح تمرین خود را بیازمایید صفحه 54 شیمی دهم
این تمرین به شما کمک می‌کند تا رابطه‌ی بین **ارتفاع** و **فشار جزئی اکسیژن** را درک کنید. این مفهوم نشان می‌دهد که چرا کوهنوردان در ارتفاعات بالا به کپسول اکسیژن نیاز دارند. 🏔️
---
## آ) رسم نمودار فشار گاز اکسیژن بر حسب ارتفاع
(از آنجایی که امکان رسم گرافیکی وجود ندارد، تنها دستورالعمل و مشخصات نمودار ارائه می‌شود.)
1. **محورها:** محور افقی ($athbf{X}$) را برای **ارتفاع ($athbf{\text{km}}$)** و محور عمودی ($athbf{Y}$) را برای **فشار گاز اکسیژن ($athbf{\times 10^{-2} \text{ atm}}$)** در نظر بگیرید.
2. **رسم نقاط:** داده‌های جدول را به صورت زوج مرتب ($athbf{\text{ارتفاع}, \text{فشار}}$) روی نمودار مشخص کنید.
3. **ترسیم منحنی:** نقاط را با یک منحنی روان به هم وصل کنید. شکل منحنی باید یک روند **کاهشی نمایی** (غیرخطی) را نشان دهد.
---
## ب) تأثیر افزایش ارتفاع بر فشار گاز اکسیژن
**پاسخ:** با افزایش ارتفاع در هواکره، **فشار گاز اکسیژن به شدت کاهش می‌یابد.**
**توضیح:** این کاهش به دلیل کاهش کلی **فشار هوا** است (همان‌طور که در تمرین‌های قبلی بررسی شد). از آنجایی که درصد حجمی اکسیژن در ارتفاعات پایین تقریباً ثابت است ($athbf{\sim 21\%}$)، **فشار جزئی اکسیژن** ($athbf{P_{O_2}}$) مستقیماً با **فشار کل هوا** کاهش می‌یابد (قانون دالتون: $athbf{P_{O_2} = hi_{O_2} imes P_{\text{Total}}}$). کاهش فشار اکسیژن، میزان $\mathbf{\text{اکسیژن موجود برای تنفس}}$ را به شدت کم می‌کند.
---
## پ) پیش‌بینی فشار اکسیژن در ارتفاع $\mathbf{2.5 \text{ کیلومتری}}$
برای پیش‌بینی فشار در $\mathbf{2.5 \text{ km}}$، باید از داده‌های اطراف آن در جدول **درون‌یابی** کنیم:
* $\mathbf{\text{در } 2.4 \text{ km}}: P_{O_2} = 15.4 \times 10^{-2} \text{ atm}$
* $\mathbf{\text{در } 3.0 \text{ km}}: P_{O_2} = 14.3 \times 10^{-2} \text{ atm}$
از آنجایی که $\mathbf{2.5 \text{ km}}$ کمی بیشتر از $\mathbf{2.4 \text{ km}}$ است، فشار باید کمی کمتر از $athbf{15.4}$ باشد. با استفاده از **درون‌یابی خطی**:
$$\mathbf{P_{O_2}} \text{ در } 2.5 \text{ km} \approx 15.4 - \left( \frac{3.0 - 2.5}{3.0 - 2.4} \times (15.4 - 14.3) \right)$$
$$\mathbf{P_{O_2}} \approx 15.4 - \left( \frac{0.5}{0.6} \times 1.1 \right) \approx 15.4 - 0.92 \approx \mathbf{14.48}$$
**پیش‌بینی:** فشار گاز اکسیژن در ارتفاع $\mathbf{2.5 \text{ کیلومتری}}$ تقریباً $\mathbf{14.5 \times 10^{-2} \text{ atm}}$ است.
---
## ت) ترسیم نمودار با نرم‌افزار و گزارش
(این بخش یک فعالیت پژوهشی-نرم‌افزاری است و تنها چارچوب آن ارائه می‌شود.)
**گزارش نهایی باید شامل این نکات باشد:**
1. **رسم نمودار:** یک نمودار $\mathbf{\text{ارتفاع در برابر فشار اکسیژن}}$ که نشان‌دهنده‌ی یک **رابطه‌ی کاهش‌یابنده** است.
2. **نتیجه‌گیری:** تأکید بر اینکه **رابطه‌ی بین فشار گاز و ارتفاع، یک رابطه‌ی غیرخطی (نمایی) است** و با افزایش ارتفاع، $\mathbf{\text{فشار اکسیژن با سرعت زیاد کاهش می‌یابد.}}$
3. **توضیح عملی:** این کاهش سریع، دلیل علمی برای نیاز کوهنوردان و خلبانان به $\mathbf{\text{اکسیژن مکمل}}$ در ارتفاعات بیش از $\mathbf{3 \text{ کیلومتر}}$ است، زیرا $\mathbf{\text{فشار جزئی پایین اکسیژن}}$، فرآیند جذب اکسیژن توسط ریه‌ها را مختل می‌کند. 💡
