Yhteenveto kokeista 1 – 5 hiilidioksidin ja vesihöyryn kykyyn absorboida IR-säteilyä

Ensin kokeessa olevasta lampusta

Osassa 3. määrittelin lampun keskimääräisen spektrisen irradianssin energiaksi 0.00195J. Ja kun energiasta vähennetään pullon seinämän aiheuttama vaimeneminen (transmittanssi) 70%, saadaan 0.00195J x 0.7 ≈ 0.001365J.

Viitteeni:

https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/hannusinivirta/koe-hiilidioksidin-co2-ja-argonin-ar-kykyyn-absorboida-ja-emittoida-ir-sateilya-ja-muuta-hauskaa-lammon-johtavuudesta/

https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/hannusinivirta/koe-hiilidioksidin-co2-ja-argonin-ar-kykyyn-absorboida-ja-emittoida-ir-sateilya-ja-lammonjohtavuudesta-osa-2/

https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/hannusinivirta/koe-hiilidioksidin-co2-kykyyn-absorboida-ir-sateilya-osa-3/

https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/hannusinivirta/koe-hiilidioksidin-co2-kykyyn-absorboida-ir-sateilya-osa-4-lasipullo-znse/

Näissä kokeissa ilman suhteellinen kosteus 45% on pysynyt jatkuvasti vakiona, samoin lämpötila 25°C ja paine 1013mbar (tai 1.013bar). Tähän asti ilman liikkuvuus on ollut seisovaa, eli pulloissa (ja nyt pullossa) ei ole tapahtunut ilmavirtauksia.

Tässä vaiheessa olisi tarkoitus täyttää pullo ääriään myöten ilman suhteellisesta kosteudesta, joka käy kätevästi pienen flektin avulla (pienillä kierroksilla, jottei liiallinen ilmavirtaus kuivata ilmaa). Suljemme pullon korkilla, ettei kosteus pääse haihtumaan.

Eli pullon tilavuus on 1L, se on täynnä ilmaa, missä suhteellinen kosteus on 45%. Ympäristölämpötila on 25°C ja paine 1 atm. 

Absoluuttinen kosteus g/m3 ilmaisee ilmassa olevan vesimäärän tilavuusyksikköä kohti?

Tässä voidaan hyödyntää  kaavaa

Abs. kosteus (g/m3)

Tuloksen voi halutessaan tarkistaa oheisista graafeista

(ks. graafit)

Yhteenvetoa näistä kokeista osat 1 – 5

Hiilidioksidi

Kertauksena

Hiilidioksidi absorboi tulevasta säteilystä joka on 1.365mW/m2/nm n. 0.1082mW/m2/nm. Kun hiilidioksidin massa on 23.21mg/L, kuinka paljon hiilidioksidi absorboi energiaa?

Ensinnäkin, meidän täytyy muuntaa hiilidioksidin massa tilavuudeksi.

1 litra vettä painaa noin 1 kg, joten 23.21 mg on 0.02321 g, joka on 0.02321 x 10-6 kg.

Koska 1L = 10-3 m3, muutetaan mg/L m3:ksi.

0.02321 x 10-6 kg / 1L x 1L / 10-3 m3 = 2.321 x 10-5 kg/m3.

Nyt kun meillä on hiilidioksidin massa tiheytenä, voimme laskea sen absorboiman energian.

Energia = Absorboitunut säteily x Massatiheys

Energia = 0.1082 mW/m2/nm x 2.321 x 10-5 kg/m3.

Muunnos:

1 mW = 0.001 W = Js

0.1082 mW/m2 /nm = 0.1082 x 10-3 W/m2/nm

Energia = 0.1082 x 10-3 W/m2/nm x 2.321 x 10-5 kg/m3.

Energia = (0.1082 x 2.321) x 10-8 W/nm

Energia = 0.2514 x 10-8 W/nm

Vesihöyry (suht. kosteus 45%)

Vesihöyry, joka vastaa suhteellista kosteutta 45% absorboi tulevasta säteilystä joka on 1.365mW/m2/nm n. 0.3791 mW/m2/nm. Kun vesihöyryn massa on 10.36mg/L, kuinka paljon vesihöyry absorboi energiaa?

Muunnetaan vesihöyryn massa tilavuudeksi:

Massa vesihöyryä = 10.36 mg/L = 10.36 x 10-3 kg/m3.

Lasketaan absorboitunut energia:

Energia = Absorboitunut säteily x Massatiheys

Energia = (1.365 mW/m2/nm – 0.3791 mW/m2/nm) x 10.36 x 10-3 kg/m3.

Ensin lasketaan säteilyn absorboima ero:

Absorboitunut ero = 1.365 mW/m2/nm – 0.3791 mW/m2/nm = 0.9869 mW/m2/nm

Lasketaan absorboitunut energia:

Energia = 0.9869 mW/m2/nm x 10.36 x 10-3 kg/m3.

Muunnos:

1 mW = 0.001 W

0.9869 mW/m2/nm = 0.9869 x 103 W/m2/nm

Lasketaan lopullinen arvo:

Energia = (0.9869 x 10-3 W/m2/nm) x 10.36 x 10-3 kg/m3.

Energia = (0.9869 x 10.36) x 10-6 W/nm

Energia = 10.23624 x 10-6 W/nm

Energia ≈ 1.0236 x 10-5 W/nm

Lähtevän spektrisen irradianssin suhde hiilidioksidin ja vesihöyryn (suht. kosteus 45%) kokonaisabsorbtioihin

Tässä osiossa integroidaan sekä hiilidioksidin että vesihöyryn absorbtio eri aallonpituuksilla, missä aallonpituusväli on 0.5 – 2.4μm, joka on näissä kokeissa käytetyn lampun lähettämät spektrisen irradianssin aallonpituudet. Sen arvo on 1.365mW/m2/nm mikä vaikuttaa pullon sisällä olevaan sekä hiilidioksidiin, että vesihöyryyn, mutta erikseen tarkasteluna. Ohessa graafit joka esittävät hiilidioksidin ja vesihöyryn absorboimat aallonpituudet:

(ks. graafit)

Integrointi jokaiselle absorboituvalle aallonpituudelle

Missä:

1.365mW/m2/nm

α = absorbtio (0 – 1)

Hiilidioksidi

Absorbtio = 0.1082mW/m2/nm tulevasta spektrisestä irradianssista 1.365mW/m2/nm

Vesihöyryn (suht. kosteus 45%)

Absorbtio = 0.3791mW/m2/nm tukevasta spektrisestä irradianssista 1.365mW/m2/nm

Lopuksi

Vaikka nämä kokeet olivat virtuaalisia, mikään ei estä niitä tekemästä, sillä kaavat eivät ole virtuaalisia. Niinkuin tässäkin tapauksessa, ei sinänsä ole mitään uutta, että n. samoilla aallonpituuksilla 0.5 – 2.4μm nämä kaasut ovat molemmat tehokkaita kasvihuonekaasuja.

Hiilidioksidin absorbtio ~8% tulevasta spektrisestä irradianssista ja vesihöyryn (suht. kosteus 45%) ~28%. Mutta sillä erotuksella, että hiilidioksidipitoisuuden kasvu johtuu ihmisestä, missä vesihöyrypitoisuuden muutokset on lähes täysin luonnollinen prosessi (hydrologia), jossa ihmisen vaikutus tulee esiin sen hienoisena pitoisuuden kasvuna.

HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(FMI)

el. vanh. tut.

Teoriat ja mielipiteet ovat omiani, ne eivät edusta instituutteja tai organisaatioita.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu