Запор у детей как симптом

Запор — это симптом, при котором опорожнение кишечника происходит с затруднением, сопровождается болью, чувством неполного облегчения и отхождением небольшого количества плотных, иногда фрагментированных каловых масс.  Запор может быть как симптом некоторых детских болезней, поэтому родителям стоит обратиться за консультацией к педиатру, если у ребенка нет опорожнения длительное время. По современным представлениям, речь о запоре возможна, если стула не было более 4 суток.

Следует отличать ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ ЗАДЕРЖКУ СТУЛА, при которой безболезненный акт дефекации происходит не реже, чем раз в три дня, каловые массы при этом мягкие или сформированные, и регулярно отходят газы.

 

Нерегулярный стул у детей

У детей нерегулярный стул — частое явление. Это связано с несоблюдением рациона питания, недостаточным объемом питья, реже — с относительно длинным кишечником и замедленным пассажем.
Родители должны помнить о жизнеугрожающем состоянии-кишечной непроходимости, при которой нет дефекации, не отходят газы, болит и распирает живот, может быть рвота и общая интоксикация.

Такое состояние требует госпитализации под наблюдение хирурга.

 

Виды запоров

Запоры у детей бывают функционального и органического характера. Удельный вес функциональных достигает 95%.

Причины функциональных запоров:

• перенесенная родовая травма;
• банальное недоедание и употребление недостаточного количества жидкости;
• несбалансированное питание, когда в рационе не хватает клетчатки и избыток рафинированных углеводов изменяет кишечную микрофлору, что влечет за собой сбой в формировании каловых масс;
• при дискинезиях желчевыводящих путей, язвенной болезни желудка нарушается нервная регуляция кишечника и перистальтика замедляется;
• задержка стула возникает на фоне или после приема некоторых медикаментов, чаще — антибиотиков;
• при гипотиреозе замедлен пассаж содержимого по кишечнику;
• при сахарном диабете обильное и частое мочеиспускание (полиурия) ведет к тому, что формируются плотные, тугие каловые массы.

Психогенный запор

Если ребенку не комфортно, не нравится горшок (унитаз), мешают окружающие, в конце концов, многие дети банально стесняются «какать» вне привычного дома, формируется психогенный запор.
Другое дело –«боязнь горшка», которая связана с болью при дефекации из-за анальной трещины. Иногда несостоятельность соединительной ткани в анальной области ведет к выпадению прямой кишки при дефекации, что пугает ребенка и заставляет «терпеть».
В таких ситуациях возникает замкнутый круг, который непросто разорвать.

 

Причины органических запоров

Органические запоры связаны с врожденными пороками кишечника или приобретенными заболеваниями (например, опухоль в органах брюшной полости).

Адекватные родители понимают, что лечение запора — дело тонкое и максимальный результат достигается после понимания причины его возникновения.
Тактика ведения ребенка с запором или функциональной задержкой стула должна быть строго индивидуальна. Нет универсальной схемы, которая поможет всем детям.

 

Прием педиатра в г. Шостка

В кабинете «Дитячий лікар» по адресу г.Шостка, ул.Короленко, 39 я определяю уровень обследования и тактику лечения при запорах у детей после осмотра ребенка и тщательного опроса родителей. Для того, что лечение было эффективным, необходимо понять причину возникновения запора. Наблюдайте за вашими детками, так как малыши по причине своего возраста, не знают или не могут объяснить свое состояние, связанное с запором.

Будьте здоровы!

Лечение кишечной непроходимости по низким ценам в Санкт-Петербурге

Прием (осмотр, консультация) врача-колопроктолога первичный

1800 P

Прием (осмотр, консультация) врача-колопроктолога повторный

1500 P

 

Причины кишечной необходимости:

Для возникновения кишечной непроходимости причины могут быть различными:

• Наличие опухоли или инородного тела в кишечнике
• Перегибы или сдавление кишки
• Резкое ослабление сокращений кишечной стенки из-за использования некоторых медицинских препаратов

На сегодняшний день кишечная непроходимость считается одним из наиболее опасных заболеваний брюшной полости. По клинической картине выделяют следующие виды заболевания: острая кишечная непроходимость, хроническая и рецидивирующая непроходимость. Также кишечная непроходимость может быть врожденной или приобретенной. Врожденная непроходимость возникает из-за пороков развития кишечника. А все остальные виды относятся к приобретенным. По механизму возникновения классифицируют динамическую кишечную непроходимость и механическую непроходимость. В свою очередь динамическая кишечная непроходимость делится на спастическую и паралитическую форму. А механическая непроходимость может быть обтурационной или странгуляционной. Одним из наиболее распространенных видов данного заболевания является спаечная кишечная непроходимость, причиной развития которой являются кровоизлияния или травмы живота, а также перенесенные ранее перитониты.

Если у Вас остались вопросы, позвоните нам по телефону: +7 812 603-44-71
Администраторы медицинского центра «Таурас-Мед» всегда готовы проконсультировать Вас.

Записаться на прием

Симптомы кишечной непроходимости

От формы непроходимости зависит и симптоматика заболевания. При спастической форме динамической непроходимости происходит спастическое сокращение небольшого участка кишечника, а при паралитической форме паралич мускулатуры кишечника происходит на обширном участке. Симптомы при данных формах непроходимости разнообразны: вздутие живота, снижение артериального давления, тахикардия, отсутствие перистальтики, раздражение брюшины. Во многих случаях возникает рвота и вследствие потери большого количества жидкости организм больного обезвоживается.

При механической форме кишечной непроходимости симптомы схожи с симптомами при динамической непроходимости, но выражены более сильно. Главный симптом это интенсивные боли в животе, в месте закупорки кишечника, имеющие схваткообразный характер. Если происходит заворот кишечника, то боль может быть настолько сильной, что у больного может возникнуть шоковое состояние. Также симптомом механической непроходимости является постоянная рвота. Достаточно часто у больных при кишечной непроходимости возникает задержка газов и стула. При низкой непроходимости все позывы на дефекацию безуспешны, а прием слабительных препаратов еще больше ухудшает состояние. При высокой же непроходимости использование клизм позволяет очистить нижележащие отделы кишечника, и при этом отходят в больших количествах газы и каловые массы. Но общее состояние больного не улучшается. Для того чтобы подтвердить диагноз больному выполняют рентгенологическое исследование брюшной полости. При кишечной непроходимости у детей проводится исследование методом магнитно-резонансной томографии.

Лечение кишечной непроходимости

Кишечная непроходимость лечится только оперативным путем. Если у больного отсутствуют симптомы разлитого перитонита, то лечение кишечной непроходимости в первую очередь заключается в проведении очистительных клизм. Когда газы и кал отходят, исчезает вздутие кишечника и боль стихает, больному может проводиться операция. Также во время операции больному внутривенно вводится раствор глюкозы и осуществляется переливание крови.

Операцию при кишечной непроходимости выполняют под общим наркозом. В послеоперационном периоде в течение первых суток больному проводят аспирацию кишечного и желудочного содержимого. В дальнейшем проводят мероприятия, способствующие восстановлению моторики кишечника.

Вздутие живота у животных | профессиональный ветеринар

Симптоматика: Вздутие живота

Вздутием живота и пищеварительного тракта страдают все домашние животные: собаки, кошки, кролики. Расстройство проявляется скоплением газов или жидкости в брюшной полости. Чаще вздутие живота — не самостоятельная болезнь, а симптом разных патологий.

Основные причины состояния:

• нарушение работы внутренних органов;
• дисбактериоз;
• ошибки кормления;
• недостаток движения;
• опухоли;
• травмы;
• заражение глистами.

Самая распространённая причина скопления газов — нарушение режима кормления. Например, плотоядные (собаки, кошки, хорьки) получают много углеводов, их кормят бобовыми, соей. Для нормального пищеварения необходимо преобладание мяса в рационе. Добавлять следует творог, хорошо обработанные каши, небольшое количество овощей. Покупные корма могут содержать много сои, что вызывает метеоризм. У собаки повышенное газообразование вызывает смешивание готовых кормов разных фирм-изготовителей.

Кроликам нельзя давать мокрую траву, мытые овощи, много сои, гороха. Животные чувствительны к плесени, обилию сухого корма, сырых овощей.

Беременность — естественная причина увеличения живота. Если вы не вязали свою кошку или собаку, а её живот увеличивается, обратитесь к специалисту. Ветеринар определит причину и характер вздутия, возьмёт необходимые анализы, разработает план лечения.

Причины вздутия живота, опасные для здоровья питомца

Все домашние питомцы страдают болезнями внутренних органов. Увеличение живота может указывать на переедание, беременность, а может — на опасную болезнь. Кроме воздуха и газов растягивать стенки брюха может жидкость: кровь, экссудат, транссудат, моча. Повреждение мочевого пузыря приводит к выходу жидкости в полость живота. Сильная травма, удар провоцируют кровоизлияние. Инфекционная болезнь вызывает отделение гноя.

Раздувается брюхо при увеличении печени, селезёнки, почек, жировых отложений кастрированного животного. Опасные причины, которые требуют лечения — рахит, заражение гельминтами.

В ветеринарной практике встречаются случаи опасных болезней:

• злокачественные, доброкачественные опухоли;
• острый перитонит;
• асцит (водянка брюшной полости).

Некоторые состояния не лечатся, особенно на запущенной стадии.

Вздутый живот, переполненный газами, давит на диафрагму, затрудняет дыхание, работу сердца. Признаки болезни, на которые хозяева должны обращать внимание: увеличение живота, метеоризм, боли (животное корчится, кричит, стонет), потеря веса, рвота, диарея, слюнотечение, затруднённое мочеиспускание.

Растяжение желудка и кишечника газами из-за неправильного кормления проходит в течение 24 часов. Если газы не отходят естественным путём, следует обратиться в клинику. Самостоятельно поставить диагноз, без обследования и анализов, невозможно.

Современная ветеринария располагает методами обследования, лечения, облегчения состояния ваших питомцев при вздутии живота. Обращаясь к врачам клиники «AMIS.lv», вы получите подробную консультацию, рекомендации по уходу, кормлению. При необходимости мы пропишем животному курс лечения, который решит проблему.

Газы у ребенка: как определить и преодолеть

Маленькие дети очень часто мучаются с газами, но эту проблему можно решить. Главное – знать, что для этого делать.

Как избавиться от детских газов

Молодые родители очень часто удивляются, когда узнают, что такой маленький ребенок может быть настолько громким. Мало того, что новорожденные дети много кричат, так они еще и нередко пускают газы.

Для младенцев это является вполне обычным и естественным явлением. Хотя у некоторых детей может и не возникать никаких особых проблем, а вот другие малыши долгое время страдают от вздутия живота и газообразования.

---

Как распознать, что у вашего ребенка газы и помочь ему их преодолеть. На что обратить внимание

Конечно же, новорожденные дети не могут объяснить родителям, что с ними не так. Поэтому обнаружить проблему в этом случае можно только, если хорошенько присмотреться к поведению ребенка. Но перед этим необходимо обратить внимание на несколько важных вещей. Во-первых, у любого ребенка образовываются газы. Это природный процесс. Ари Браун, доктор философии и педиатр из Остина, автор книги “Baby 411” говорит: “Младенцы практически круглосуточно кушают. Поэтому у них постоянно движется кишечник, и газ постоянно образуется”. Как правило, это не вызывает каких-либо неприятных ощущений, поэтому суетливость ребенка не всегда означает, что у него повышенное образование газов.

В отличие от взрослых, дети не задумываются об этической стороне, поэтому прохождение газов может быть достаточно громким. Но они редко испытывают от процесса какой-либо дискомфорт. Но если вы видите, что ребенок продолжает корчиться, суетиться и подтягивать ножки под себя, то вполне может быть, что у него не могут пройти газы. Чтобы подтвердить свои подозрения, необходимо провести некоторые манипуляции для устранения подобного состояния. “Если после прохождения газа малыш выглядит более веселым и спокойным, значит, проблема возникла именно от этого”, – говорит доктор медицинских наук, педиатр из города Атланта, Дженнифер Шу.

---

Как решить проблему?

Если ваш малыш мучается от повышенного газообразования, существует несколько способов, чтобы ему помочь. Сначала положите ребенка на плоскую поверхность на животик. Немного приподнимите его и помассируйте живот мягкими движениями. Также можно положить малыша на спинку и сделать специальные упражнения ногами, как будто он едет на велосипеде. Очень часто такие движения помогают разбить пузырька газа внутри, и он быстрее выходит. Также можно попробовать сделать теплую ванну — это позволит облегчить дискомфорт. Если проблема не проходит, необходимо проконсультироваться с педиатром. Некоторые младенцы хорошо реагируют на специально разработанные капли, в составе которых есть симетикон. Также педиатр рассмотрит, что стало причиной такого газообразования и порекомендует, что можно сделать для его уменьшения.

---

Профилактические меры

Во время кормления многие дети плачут, заглатывая воздух, что может стать причиной большого количества пузырьков газа. Чтобы улучшить состояние своего малыша, попытайтесь более бдительно следить за его состоянием во время кормления. Давайте ребенку отрыгивать не только после, но и во время этого процесса. Это позволит держать газы. Если вы кормите ребенка с помощью бутылочки, старайтесь всегда давать ее ему под углом, чтобы вся соска заполнилась молоком.

Иначе ваш малыш будет чаще заглатывать воздух. Чем больше количество заглатываемого воздуха, тем больше газов будет образовываться. Если вы используете для кормления порошкообразные смеси, дайте бутылочке остыть и только после этого начинайте процесс. Во время кормления очень важно следить, чтобы голова ребенка была выше его живота. Тогда жидкость будет медленно спускаться на дно бутылочки, а пузырьки так же медленно подниматься. Если пузырьки будут постоянно находиться на поверхности, то отрыжка станет самым лучшим способом от них избавиться. В противном случае будут образовываться газы. Некоторые виды продуктов также могут стать причиной чрезмерного газообразования. Проблема может усугубиться, когда вы решите ввести в меню малыша твердые продукты. Поэтому, если вы никак не можете избавиться от газов у ребенка, стоит рассмотреть его и свою диету. Если вы кормите малыша грудным молоком и кушаете газообразующую пищу, то у ребенка могут появиться определенные проблемы.

Ребенка каждую ночь мучают газы.

Здравствуйте, Валентина. Как бы нам ни хотелось Вам помочь, но дистанционно, не видя пациента, лечить, делать назначения, мы не имеем права. Но все же попытаемся Вам помочь. Учитывая, что возраст у Вашей дочки уже перевалил за 6 месяцев, а ситуация не только не разрешается, а усугубляется, можно предположить очень разные варианты диагнозов. Наиболее часто, практически в 70% случаев, это гастро-интестинальные формы аллергии, на втором месте будет поражение желудочно-кишечного тракта различными агентами. Самое лучшее, правильное, а для Вас по сути единственно верное решение проблемы,- это приезд в Благовещенск к нам на консультацию. Позвоните по т.22-22-03, и запишитесь на прием к Евсеевой Татьяне Борисовне. Это врач с многолетним стажем, педиатр и аллерголог-иммунолог. Почему рекомендуем обратиться именно к ней- глубина познаний проблематики детей грудного возраста и опыт. Есть риск того, что запущен механизм атопии, и в этом случае одними пробиотиками Вы уже проблему не решите. Будьте готовы, что малышке нужно будет сдать ряд анализов- и посевы кала на различных возбудителей инфекций, и на грибы, и анализ крови на иммуноглобулины (в первую очередь аллерген-специфичный иммуноглобулин на молоко, и если малышке уже вводился прикорм-на глютен и яйцо), и возможно инфекции, а возможно и аллергены, УЗИ итд. Если ребенок получает что-либо кроме молока и копрограмму.  Составьте список всего того, что Вам назначали, и что Вы давали малышке. Привезите все анализы и обследования, чтобы доктор мог представить для себя четкую картину развития заболевания. Лучше, если Вы сможете приехать на несколько дней. Это необходимо именно для того, чтобы Вы могли хотя бы пройти все необходимые обследования. Даже если Ваш срок пребывания в Благовещенске будет ограничен и Вы не сможете, к примеру дождаться результатов, и повторно появиться у врача уже с ними, не переживайте. Врач распишет Вам поэтапный, пошаговый план действий на первое время, а затем по приходу анализов уже можно будет расписать патогенетическое лечение. В нашей Клинике есть услуга -заключение по результатам обследования. Мы рекомендуем ее всем иногородним, так как она позволяет без дополнительных финансовых трат (билеты, проживание) получить заключение врача-специалиста. Вам распишут поэтапно лечение, и вышлют это заключение на Вашу электронную почту. И уже находясь дома, Вы сможете проводить назначенную терапию. Определитесь со временем поездки и приезжайте. Но обязательно запишитесь заранее и лучше, если Вы сможете приехать на 3-4 дня так как , к примеру в воскресенье невозможно сделать бакпосев кала, а день в день, вряд ли получится записаться на УЗИ. Либо запишитесь на УЗИ органов ЖКТ ЗАРАНЕЕ, перед приемом доктора, ну а если Вы крайне ограничены во времени – пройдите его по месту жительства, а доктору привезите результаты исследования.

Почечная колика: причины, первая помощь и лечение

Тихий зимний вечер (весенний, летний или осенний – как удобно), Вы пришли с работы, поужинали, выпили бокальчик любимого пива и удобно расположились на диване, сосредоточившись на просмотре TV. Вдруг, Вы чувствуете дискомфорт в поясничной области, который постепенно переходит в ноющую, а затем в резкую боль. Вы пытаетесь найти то положение тела, при котором боль будет менее выраженной – эффекта ноль. Боль не стихает, начинаете кататься по полу или постели. Вас трясет, накатила слабость, тошнота, рвота – облегчения нет. Живот вздут как барабан, газы не отходят. Возникают многократные болезненные позывы к мочеиспусканию. Что это такое?! Несвежее пиво?! Забродившая капусточка?! Нет, друзья, это почечная колика! Что это? Как это? За что? Что делать? Давайте разбираться.

Почечная колика (ПК) — термин собирательный, в него включено несколько симптомов, которые говорят о нарушении оттока мочи. Боль, возникающая при этом, относится к категории наиболее интенсивных и яростных. Ее почти невозможно терпеть, больной может даже впасть в состояние шока. Необходимо понимать, что появление приступа боли — лишь симптом, причем опасного состояния для здоровья и жизни пациента. Как правило, возникновение ПК свидетельствует о мочекаменной болезни и в данный момент связано с миграцией камней из чашечки или лоханки почки в мочеточник.

Механизм возникновения ПК: в результате нарушения оттока мочи повышается внутрипочечное (внутрилоханочное, если быть более точным) давление – образно говоря, почку раздувает как шарик с водой. Давление мочи на паренхиму почки приводит к нарушению в ней микроциркуляции, развитию отека. Все это в совокупности воздействует на рецепторы чувствительных нервов ворот и фиброзной капсулы почки, которые имеют небольшой потенциал растяжимости, следствием чего является возникновение характерного приступа боли.

Частота возникновения ПК в популяции составляет 1-12%, причем большая половина случаев приходится на мужскую половину населения. Следует отметить, что 13% случаев от общего числа больных с почечной коликой приходится на другие заболевания почек и мочеточника (опухоли, туберкулез, гидронефроз, уровазальный конфликт, ретроперитонеальный фиброз) и связано с отхождением сгустков крови, гноя, слизи, закрывающих просвет мочевых путей.

Колика, возникающая при почечной патологии, является одной из наиболее сильных видов боли, требующая неотложной диагностики и лечения. ПК, как правило, возникает внезапно после езды, тряски, обильного приема жидкости, алкоголя. Боли имеют настолько сильный характер, что пациенты мечутся по помещению, постоянно меняя местоположение и позу, что обычно им не приносит облегчения. Такое характерное поведение больного часто позволяет установить диагноз «на расстоянии».

Боль может отдавать в паховую область, половые органы (мошонка, половой член, во влагалище и половые губы), усиливаться при мочеиспускании. В зависимости от локализации обструкции, могут возникнуть ложные позывы на дефекацию и мочеиспускание. Может повышаться температура тела до субфебрильных цифр (37.1 – 37.5° С), снижаться частота сердечных сокращений и незначительно повышаться артериальное давление. Моча приобретает розовый или красный цвет при повреждении камнем стенки мочеточника или полости почки. Боли продолжаются иногда несколько часов и даже дней, периодически стихая.

ЧТО ДЕЛАТЬ? ПРИ ПРИСТУПЕ ПК НЕОБХОДИМО СРАЗУ ВЫЗЫВАТЬ «НЕОТЛОЖКУ»!

Но обычно проходит немало времени, прежде чем бригада прибудет на место. В этом нет вины медиков: заторы на дорогах, погодные условия, перегруженность графика и много других моментов могут помешать оперативно приехать по вызову. Поэтому нужно самому больному и его близким уметь распознать опасность и знать, что можно принимать в пик болей, а что может повредить.

• Первая помощь при почечных коликах — обеспечение полного покоя больному, предоставление свободного пространства. Пациенты обычно мечутся в припадке болей, не могут найти себе место, поэтому важно создать для них комфортные условия
• Если боль можно терпеть до прибытия врачей, то лучше обойтись без обезболивающих, чтобы было проще провести предварительную диагностику
• Если пациент — камневыделитель, длительно страдающий мочекаменной болезнью, и это уже не первый приступ почечной колики в его жизни, если нет повышения температуры тела, то можно попробовать поместить его в горячую воду. Причем обратите внимание на то, что вода должна быть очень горячей, какую только в состоянии выдержать человек

Горячая ванна противопоказана тем больным (особенно пожилым), у которых есть серьёзные сердечно-сосудистые заболевания, и которые перенесли инсульт или инфаркт. Таким людям для оказания первой помощи при почечной колике нужно использовать горячую грелку, положенную на поясницу, или горчичники, поставленные на область почек.

Больному можно принять 2-3 таблетки Но-шпы (Дротаверина), таблетку Кетанова или что-то из спазмолитиков (папаверин – 1 таблетку). Если есть возможность, то лучше ввести препараты внутримышечно (Кеторол, Баралгин), а не в виде таблеток — эффективность возрастает в несколько раз, действие препарата наступает быстрее. При отсутствии названных лекарств можно использовать нитроглицерин (полтаблетки под язык), который также расслабляет гладкомышечную мускулатуру, и способен снять спазм мочеточника.

Эффективно снимают болевой синдром нестероидные противовоспалительные препараты, в частности Диклофенак – оптимальным считаю внутримышечное введение 75мг или ректальное введение свечи в дозировке 100 мг. До приезда врача необходимо записывать принятые медицинские препараты, и контролировать мочу на предмет отхождения конкрементов (лучше всего собирать мочу в какой-либо сосуд). Если приступ стихнет, отменять вызов бригады врачей нельзя, поскольку есть риск возврата приступа (камень, если причина в нем, может продвинуться и тогда спазм проходит).

Использовать обезболивающие препараты при ПК не всегда может быть нужно и полезно. Проявления мочекаменной болезни (МКБ) могут напоминать симптомы других болезней органов брюшной полости и забрюшинного пространства. Следует учесть, что наличие мочекаменной болезни не исключает возможности развития другой острой патологии (к примеру, аппендицита). Поэтому, если приступ протекает атипично, лучше ничего не предпринимать до приезда врача.

Тепло и спазмолитики могут усугубить инфекционно-воспалительные процессы в случае острого аппендицита или другого заболевания из группы патологий с клиникой «острого живота». Вот почему лучше все-таки дождаться врача скорой помощи, которому в первую очередь необходимо будет исключить такие проявления острого живота, как острый аппендицит, внематочную беременность, желчнокаменную болезнь, язвенную болезнь и др. , что необходимо иногда сделать вместе с врачами других специальностей.

Если у Вас есть киста яичника, необходимо сразу сказать об этом бригаде «скорой помощи». Особенное внимание нужно уделить больной с почечной коликой, если это беременная женщина. Лечение женщин с почечной коликой, да еще и в «положении», должно осуществляться только стационаре. Почечная колика у беременных очень схожа по клинике со схватками, поэтому важно не медлить и сразу вызывать специалистов. Не забывайте сразу говорить о том, что больная беременна и какой у нее срок, тогда бригада приедет быстрее из-за возможной угрозы жизни матери и малыша.

Итак, Вас осмотрел врач скорой помощи, выставил диагноз почечной колики. Что делать дальше?

Если введенные врачом скорой помощи препараты не принесли облегчения, активно настаивайте на Вашей госпитализации в дежурную урологию! Не факт, что у Вас почечная колика, все могут ошибаться, тем более, в аптечку врача скорой помощи не входит переносной УЗИ-аппарат и биохимическая лаборатория. Как правило, урологические стационары являются структурными подразделениями крупных лечебных учреждений, где есть хирургическое отделение, гинекологическое отделение и т.д. В данном лечебном учреждении Вас могут более качественно обследовать с привлечением смежных специалистов, а также оказать специализированную помощь.

Если удалось снять болевой синдром, то не расслабляемся, проблема еще не решена! Ждем утра. Проснулись (если удалось задремать), помылись, побрились и вперед – к урологу!

Рекомендую обращаться в медицинские Центры, которые, в том числе, занимаются проблемами лечения мочекаменной болезни.

На что, прежде всего, Вы должны обратить внимание в резюме врача-уролога, к которому обратились на прием (такую информацию можете получить на сайте клиники):

• Владеет ли он современными методами диагностики (УЗИ, рентген) МКБ
• Клинический опыт малоинвазивного и эндоскопического лечения МКБ
• Оснащенность клиники – наличие оборудования, отвечающего современным Европейским стандартам качества оказания помощи больным МКБ (дистанционный литотриптер, контактный литотриптер, лапароскопическая стойка)

В таком медицинском Центре врач-уролог за короткое время определит причину возникшей колики, оценит степень риска, разработает алгоритм Вашего дальнейшего обследования и лечения. Нужно понимать, что почечная колика — лишь симптом и чаще это признак «закупорки» мочевыводящих путей.

Обструкция верхних мочевыводящих путей — крайне опасное явление, при котором важно как можно быстрее устранить ее причину при помощи грамотного лечения. В противном случае состояние больного прогрессивно будет ухудшаться за счет присоединения вторичной инфекции, повышения уровня интоксикации организма, не говоря уже о постоянном и нестерпимом болевом синдроме. В ряде случаев именно с деблокирования верхних мочевыводящих путей и начинается лечение. Почему я делаю акцент на сроках начала лечения? В первые часы после начала приступа почечной колики, в почке еще не успевает развиться инфекционный воспалительный процесс — ситуация является «неосложненной».

Как обычно поступает врач-уролог поликлинического приема: с помощью дополнительных методов исследования определяет размеры конкремента, уровень его локализации, степень обструкции ВМП, оценивает изменения показателей мочи, крови и назначает камнеизгоняющую терапию… Правильно ли это?

Общепринятым в урологической среде считается мнение, что камни размерами до 7 мм способны самостоятельно отходить (Глыбочко П. В., 2012). Поэтому назначается стандартная схема камнеизгоняющей терапии и все начинают ждать, когда же больной «родит» этот мерзкий камешек. Ждут день, два, неделю, месяц и т.д. А в это время, могут возникать повторные приступы почечной колики, которые сопровождает вышеописанная симптоматика. Кто из урологов может больному конкретно сказать, когда выйдет камень?

Ведь диаметр мочеточника в самой узкой части (интрамуральный отдел) составляет 2-3 мм, а мы как бы хотим, чтобы вышел камень 5-7 мм. Да, в большинстве случаев, выходят такие камешки самостоятельно. Но, вопрос – откуда больной может знать, что попадет в число этого счастливого «большинства», сколько времени он должен ждать и при этом страдать?! По данным зарубежных авторов (Preminger GM., 2007, Miller OF., 1999) вероятность самостоятельного отхождения конкрементов мочеточника размерами <5 мм составляет 68%, >5 мм – 47%. Сроки самостоятельного отхождения конкрементов размерами <2 мм составляют в среднем 31 день, 2-4 мм – 40 дней, > 4-6 мм – 39 дней соответственно. Вдумайтесь в эти цифры!

Современные малоинвазивные и малотравматичные методы лечения мочекаменной болезни коренным образом изменили менталитет целого поколения урологов, отличительной особенностью сегодняшней сути которого является то, что независимо от размеров и локализации камня, а так же от его «поведения» пациент должен и может быть от него избавлен! И это правильно, поскольку даже мелкие, асимптомно находящиеся в чашечках камни должны быть элиминированы, поскольку всегда существует риск их роста и развития хронического пиелонефрита.

Одним из наиболее эффективных и малотравматичных методов лечения МКБ является дистанционная литотрипсия (экстракорпоральная ударно-волновая литотрипсия — ЭУВЛ). Дистанционный литотриптер осуществляет дробление камней в почках и мочеточнике с помощью сфокусированных, высокой интенсивности акустических импульсов.

Дробление камня происходит под действием ударной волны, состоящей из импульсов сверхвысокого и сверхнизкого давления. Данный эффект можно сравнить с кругами, которые образуются на воде после падения в нее камня. При касании воды камень образует высокое давление, при этом раздвигает воду во все стороны, после того как камень погрузился, за ним образуется зона отрицательного давления. Именно расходящиеся волны можно сравнить с распространением ударной волны, под действием которой и происходит разрушение камня.

Разрушение камня происходит в несколько этапов: сначала разрушается плотный каркас камня, далее формируются трещины, проникающие все глубже и глубже с каждым импульсом, приводящие к разрушению камня на мелкие фрагменты. В конечном итоге, их размер не превышает 3 мм, что позволяет им самостоятельно и беспрепятственно выйти из мочевыводящей системы, при этом, избавляя пациента от камня мочевыводящих путей.

Для локации и фокусировки используется рентгеновское изображение, усиленное на многих моделях литотриптеров ультразвуковым наведением. Дистанционная ударно-волновая литотрипсия настолько малоинвазивна, что применяется амбулаторно (Лопаткин Н.А. и соавт., 1990, Бещлиев Д.А., Дзеранов Н.К., 1992, Трапезникова М.Ф. и соавт., 1992.). В настоящее время многими авторами доказаны преимущества метода не только перед открытой операцией, но и перед чрескожной пункционной нефролитотрипсией (Рамадан Салахеддин, 1992, Степанов В.Л. и соавт., 1993).

Размер камня имеет ведущее значение при проведении дистанционного дробления камней в почках и мочеточнике. От этого во многом зависит количество сеансов, которое необходимо провести для полной фрагментации камня. Увеличение размера камня приводит к снижению эффективности первичного сеанса дистанционного дробления камней.

Например, при размерах камня до 9 мм в 80 % необходим лишь один сеанс, а при размере до 14 мм эффективность первичного сеанса снижается до 64%. Наиболее эффективна дистанционное дробление камней в почках при их размере до 15 мм, а дистанционное дробление камней в мочеточнике – при размере до 10 мм. При дистанционном дроблении камней в почках и мочеточнике необходимо учитывать также и плотность конкремента. Чем плотнее камень, тем тяжелее будет раздробить его с первого раза.

Камни мочеточника размерами до 10мм следует дробить дистанционно (бесконтактно), чем раньше, тем лучше и эффективнее!!! Больному будет намного проще и безболезненнее «родить» фрагменты конкремента и песок после дробления

Не раз наблюдал ситуацию, когда пациент заползает в кабинет с диким приступом боли. В течение 15 минут визуального, пальпаторного и ультразвукового осмотра выставляю диагноз конкремента мочеточника. Еще 45 минут провожу сеанс дистанционного дробления. А через 1 час больной выходит из палаты дневного стационара абсолютно здоровый, отдохнувший, без боли и без камня. Итого: 2 часа!!!

Когда мы можем говорить о камнеизгоняющей терапии (это мое субъективное мнение, основанное на 17-летнем клиническом опыте лечения мочекаменной болезни):

• Имеется четкая тенденция к отхождению конкремента — уже в первые часы приступа почечной колики камень опускается в нижнюю треть мочеточника (идеальный вариант устье мочеточника), при сонографии мы видим выбросы мочи из устья соответствующего мочеточника (пусть даже ослабленные) и размеры конкремента не более 7мм. Через день сонографический контроль, контроль общего анализа крови, мочи. При повторных приступах колики, усилении степени обструкции, ухудшении лабораторных показателей – дистанционное дробление (ДЛТ). Если больной чувствует себя удовлетворительно, ждем до 7 дней. Если камень не вышел – дистанционное или контактное дробление.
• Камень мочеточника размерами до 7мм, который технически не представляется возможным дистанционно раздробить (отсутствие сонографической и рентген-визуализации конкремента). При этом, по данным экскреторной урографии, конкремент должен быть обтекаемым. Один раз в 3 дня сонографический контроль, контроль общего анализа крови, мочи. Если больной чувствует себя удовлетворительно, ждем максимум 2 недели. В случае осложнения ситуации, или если конкремент не вышел, выполняется эндоскопическое вмешательство, направленное на удаление конкремента либо дренирующее пособие на верхних мочевыводящих путях.

На данный момент дистанционная ударно-волновая литотрипсия (ДУВЛ или ЭУВЛ) является «золотым стандартом» лечения камней мочевыводящих путей небольших размеров. Мочекаменная болезнь, бесспорно, требует лечения, так как существует вероятность развития различных по степени тяжести осложнений, приводящих к снижению и потери функции почки и ее гибели. При наличии высокотехнологичных неинвазивных методов лечения, таких как дистанционная литотрипсия, травматичность и послеоперационные осложнения сведены до минимума, а количество больных, которым успешно выполнено лечение мочекаменной болезни, с каждым годом стремится к 100%.

В нашей клинике активно и успешно выполняется дистанционное дробление камней в почках и мочеточнике на современной высокоэффективной установке Modulith SLK фирмы Storz Medical (Швейцария). Дистанционное дробление камней проводит специалист с 17 летним опытом малоинвазивного лечения МКБ. Дистанционная литотрипсия проводится под внутривенной анестезией с привлечением врачей-анестезиологов. Благодаря слаженной работе бригады «уролог-анестезиолог» дробление проводится в амбулаторных условиях – госпитализация не требуется. Продолжительность нахождения в клинике 2-3 часа.

Р.П.ФЕДОРИШИН
КАНДИДАТ МЕДИЦИНСКИХ НАУК, ВРАЧ-УРОЛОГ ВЫСШЕЙ КАТЕГОРИИ
МЕЖДУНАРОДНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ КЛИНИКА «НЬЮ ЛАЙФ». КИЕВ.

Метеоризм (повышенное газообразование) – справочник болезней — ЗдоровьеИнфо

Газы образуются в толстом кишечнике при бактериальном брожении углеводов, не переваренных в тонком кишечнике. К сожалению, часто виновниками являются различные полезные продукты, богатые клетчаткой. Клетчатка обладает многими полезными для организма свойствами, в частности, регулирует работу пищеварительного тракта, нормализует уровень глюкозы и холестерина в крови, но также может и приводить к повышенному газообразованию.

Богатые клетчаткой продукты, которые часто являются причиной метеоризма:

• Фрукты
• Овощи
• Цельные злаки
• Фасоль и горох (бобовые)

Биодобавки на основе оболочки семян подорожника, содержащие клетчатку, например, Метамуцил, могут также привести к метеоризму и связанным с ним болям, особенно, если были добавлены в рацион слишком быстро. Газированные напитки, содовая или пиво, также могут вызвать избыточное газообразование.

Другие причины газообразования:

• Проглатывание воздуха. Каждый раз во время еды или питья вы проглатываете воздух. Также это происходит, когда вы нервничаете, слишком быстро едите, жуете жевательную резинку, сосете леденцы или пьете через соломинку. Некоторое количество воздуха выходит через пищеварительный тракт.
• Некоторые заболевания. Усиленное газообразование может быть симптомом серьезных проблем со здоровьем, например, дивертикулита или воспалительных заболеваний кишечника, таких как язвенный колит или болезнь Крона. Усиленное газообразование и вздутие живота могут также быть проявлением избыточного роста бактерий в тонком кишечнике при таких заболеваниях, как сахарный диабет.
• Непереносимость пищи. Если избыточное образование газов и вздутие живота возникают преимущественно после употребления в пищу молочных продуктов, это может быть связано с тем, что у вас непереносимость молочного сахара – лактозы. Другие виды непереносимости пищи, особенно непереносимость глютена – белка, содержащегося в пшенице и некоторых других злаках, – также могут приводить к избыточному газообразованию, диарее и даже потере веса.
• Искусственные добавки. Также возможно, у вас имеет место непереносимость искусственных заменителей сахара, таких как сорбитол, маннитол или ксилитол, которые добавляют в некоторое продукты, жевательную резинку и конфеты. При употреблении в пищу продуктов у многих людей развиваются метеоризм и диарея.
• Запор (констипация). При запоре может быть затруднено испускание газов, что ведет к вздутию живота и дискомфорту.

Что заставляет атмосферу Земли оставаться на месте? | Земля

Масса атмосферы Земли составляет всего 1/1 200 000 массы самой Земли. Так что нашу планету окружает очень тонкая кожа. Как Земля держится за эту тонкую оболочку атмосферы?

Ответ: гравитация – та же сила, которая удерживает нас на якоре на Земле.

И все же, хотя вы можете не осознавать этого или думать об этом, Земля постоянно теряет часть своей атмосферы в космос. Эта потеря происходит в верхних слоях атмосферы в масштабе времени в миллиард лет.

Молекулы в нашей атмосфере постоянно движутся под воздействием солнечного света. Некоторые двигаются достаточно быстро, чтобы избежать тяготения Земли. Скорость убегания для планеты Земля составляет немногим более 11 километров в секунду – около 25 тысяч миль в час. Если бы Земля была гораздо менее массивной – скажем, такой же массивной, как Марс, – сила гравитации была бы слабее. Это одна из причин, по которой Марс потерял большую часть своей первоначальной атмосферы.

Вблизи нашей более тяжелой Земли, где гравитация сильнее, чем на Марсе, не все частицы с одинаковой вероятностью улетят.Легкие, такие как водород и гелий, обычно движутся быстрее, чем более тяжелые, такие как кислород и азот. Легкие атомы с большей вероятностью достигнут космической скорости и улетят в космос. Вот почему легкие молекулы редки в нашей атмосфере, в отличие от их большого количества во Вселенной в целом.

Тем не менее, в целом атмосфера Земли никуда не денется. И это хорошо, потому что наша атмосфера во многих отношениях защищает жизнь на Земле. Он поглощает вредное ультрафиолетовое излучение солнца, помогает сохранять поверхность Земли в тепле за счет парникового эффекта и снижает перепады температур между днем ​​и ночью.Ура, атмосфера! Он сохраняет Землю пригодной для жизни.

Итак, благодаря гравитации, хотя часть атмосферы Земли уходит в космос, большая часть остается здесь.

Что является источником тепла внутри Земли?

Дебора Берд

Просмотр статей

Об авторе:

Дебора Берд создала серию радиостанций EarthSky в 1991 году и основала EarthSky.org в 1994 году. Сегодня она является главным редактором этого сайта. Она выиграла целую плеяду наград от радиовещательного и научного сообществ, в том числе за создание астероида 3505 Берд в ее честь. Бэрд, научный коммуникатор и педагог с 1976 года, верит в науку как в силу добра в мире и жизненно важный инструмент в 21 веке. «Работать редактором EarthSky – все равно что устраивать большую глобальную вечеринку для крутых любителей природы», – говорит она.

Как образовалась атмосфера Земли?

Дыши!

Никто не знает другой планеты, где можно сделать эту простую вещь.

У других планет и лун в нашей солнечной системе есть атмосферы, но ни одна из них не может поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Они либо слишком плотные (как на Венере), либо недостаточно плотные (как на Марсе), и ни в одном из них нет большого количества кислорода, драгоценного газа, в котором мы, земные животные, нуждаемся каждую минуту.

Так как же наша атмосфера стала такой особенной?

Некоторые ученые описывают три стадии эволюции атмосферы Земли в ее нынешнем виде.

Земля только что образовалась: Как и Земля, водород (H ₂ ) и гелий (He) были очень теплыми. Эти молекулы газа двигались так быстро, что избежали гравитации Земли и в конечном итоге все улетели в космос.

1. Изначальная атмосфера Земли, вероятно, состояла только из водорода и гелия, потому что это были главные газы в пыльном газообразном диске вокруг Солнца, из которого сформировались планеты. Земля и ее атмосфера были очень горячими.Молекулы водорода и гелия движутся очень быстро, особенно в тепле. На самом деле, они двигались так быстро, что в конечном итоге все избежали гравитации Земли и улетели в космос.

Молодая Земля: Вулканы выделяют газы H ₂ O (вода) в виде пара, диксоида углерода (CO ₂ ) и аммиака (NH ₃ ). Углекислый газ, растворенный в морской воде. Простые бактерии процветали на солнечном свете и CO ₂ . Побочный продукт – кислород (O ₂ ).

2. «Вторая атмосфера» Земли возникла с самой Земли.Было много вулканов, намного больше, чем сегодня, потому что земная кора все еще формировалась. Вулканов выпущено

   1. пар (H ₂ O, с двумя атомами водорода и одним атомом кислорода),
   2. двуокись углерода (CO ₂ , с одним атомом углерода и двумя атомами кислорода),
   3. аммиак (NH ₃ , с одним атомом азота и тремя атомами водорода).

Текущая Земля: Растения и животные процветают в равновесии.Растения поглощают углекислый газ (CO ₂ ) и выделяют кислород (O ₂ ). Животные поглощают кислород (O ₂ ) и выделяют CO ₂ . При горении также выделяется CO ₂ .

3. Большая часть CO ₂ растворилась в океанах. В конце концов, появилась простая форма бактерий, которые могли жить за счет энергии Солнца и углекислого газа в воде, производя кислород в качестве побочного продукта.Таким образом, кислород начал накапливаться в атмосфере, в то время как уровень углекислого газа продолжал падать. Между тем молекулы аммиака в атмосфере были разрушены солнечным светом, оставив азот и водород. Водород, будучи самым легким элементом, поднялся до верхних слоев атмосферы, и большая часть его в конечном итоге улетела в космос.

Теперь у нас есть «третья атмосфера» Земли, которую мы все знаем и любим, – атмосфера, содержащая достаточно кислорода для развития животных, включая нас самих.

Итак, растения и некоторые бактерии используют углекислый газ и выделяют кислород, а животные используют кислород и выделяют углекислый газ – как удобно! Атмосфера, от которой зависит жизнь, была создана самой жизнью.

Любопытный случай утечки атмосферы Земли

Художественное представление о магнитосфере Земли и дырявых верхних слоях атмосферы. Предоставлено: ESA / ATG medialab.

Утечка атмосферы Земли. Ежедневно около 90 тонн материала покидают верхние слои атмосферы нашей планеты и устремляются в космос.Хотя такие миссии, как Кластерный флот ЕКА, уже давно расследуют эту утечку, остается много открытых вопросов. Как и почему Земля теряет свою атмосферу – и какое значение это имеет для нашей охоты за жизнью в других частях Вселенной?

Учитывая пространство нашей атмосферы, 90 тонн в день составляют небольшую утечку. Атмосфера Земли весит около пяти квадриллионов (5 × 1015) тонн, так что нам не грозит опасность в ближайшее время иссякнуть.Однако понимание атмосферы Земли и того, как она улетает в космос, является ключом к пониманию атмосфер других планет и может иметь решающее значение в нашей охоте за обитаемыми планетами и внеземной жизнью.

Мы изучали магнитную среду Земли в течение многих лет с помощью спутников, таких как миссия ESA Cluster, флот из четырех космических кораблей, запущенных в 2000 году. Cluster непрерывно наблюдал за магнитными взаимодействиями между Солнцем и Землей на протяжении более полутора десятилетий; Такое долголетие в сочетании с возможностями использования нескольких космических кораблей и уникальной орбитой сделало его ключевым игроком в понимании как протекающей атмосферы Земли, так и того, как наша планета взаимодействует с окружающей Солнечной системой.

Магнитное поле Земли сложное; он простирается из недр нашей планеты в космос, оказывая свое влияние на область космоса, названную магнитосферой.

Магнитосфера – и ее внутренняя область (плазмосфера), часть в форме пончика, расположенная наверху нашей атмосферы, которая вращается вместе с Землей и простирается на среднее расстояние 20 000 км – заполнена заряженными частицами и ионами, захваченными в ловушку. , подпрыгивая взад и вперед вдоль линий поля.

На своем внешнем краю, обращенном к Солнцу, магнитосфера встречает солнечный ветер, непрерывный поток заряженных частиц – в основном протонов и электронов – текущий от Солнца.Здесь наше магнитное поле действует как щит, отклоняя и перенаправляя набегающий ветер, как камень может преградить путь потоку воды. Эта аналогия может быть продолжена для стороны Земли дальше от Солнца – частицы солнечного ветра формируются вокруг нашей планеты и медленно возвращаются вместе, образуя удлиненную трубку (названную хвостом магнитосферы), которая содержит захваченные слои плазмы и взаимодействующее поле. линий.

Впечатление художника от магнитосферы Земли.Предоставлено: ESA / ATG medialab.

Слабые места в нашем магнитном экране

Однако у нашего магнитосферного щита есть свои недостатки; на полюсах Земли силовые линии открыты, как у стандартного стержневого магнита (эти места называются полярными куспидами). Здесь частицы солнечного ветра могут устремляться внутрь к Земле, заполняя магнитосферу энергичными частицами.

Так же, как частицы могут устремляться внутрь по этим открытым полярным линиям, частицы могут также устремляться наружу. Ионы из верхних слоев атмосферы Земли – ионосферы, которая простирается примерно на 1000 км над Землей – также наводняют эту область космоса. Хотя такие миссии, как «Кластер», открыли многое, связанные с этим процессы остаются неясными.

«Вопрос переноса плазмы и ее потери в атмосфере актуален как для планет, так и для звезд, и является невероятно увлекательной и важной темой.Понимание того, как ускользает атмосферная материя, имеет решающее значение для понимания того, как жизнь может развиваться на планете, – сказал Арно Массон, заместитель научного сотрудника проекта ЕКА по миссии Cluster. откуда именно это взялось? Как он попал в наш клочок космоса? »

Первоначально ученые полагали, что магнитная среда Земли заполнена исключительно частицами солнечного происхождения. Однако еще в 1990-х годах было предсказано, что атмосфера Земли просачивается в плазмосферу, и это с тех пор оказалось правдой.

Наблюдения показали, что спорадические мощные столбы плазмы, называемые шлейфами, растут внутри плазмосферы, движутся к краю магнитосферы и взаимодействуют с плазмой солнечного ветра, входящей в магнитосферу.

Более поздние исследования недвусмысленно подтвердили другой источник – атмосфера Земли постоянно протекает! Наряду с вышеупомянутыми шлейфами, устойчивый, непрерывный поток материала (включая ионы кислорода, водорода и гелия) покидает плазмосферу нашей планеты из полярных регионов, пополняя плазму в магнитосфере.Кластер нашел доказательства существования этого ветра и количественно оценил его силу как в целом (сообщается в статье, опубликованной в 2013 году), так и в отношении ионов водорода в частности (сообщается в 2009 году).

Художественный образ плазмосферы в магнитосфере Земли. Предоставлено: ESA / ATG medialab.

В целом, каждую секунду из нашей атмосферы выходит около 1 кг материала, что составляет почти 90 тонн в день. Если выделить только холодные ионы (легкие ионы водорода, которые требуют меньше энергии для вылета и, следовательно, обладают меньшей энергией в магнитосфере), убегающая масса составляет тысячи тонн в год.

Холодные ионы важны; многие спутники – за исключением кластера – не могут обнаружить их из-за своей низкой энергии, но они составляют значительную часть чистой потери вещества с Земли и могут играть ключевую роль в формировании нашей магнитной среды.

Солнечные бури и периоды повышенной солнечной активности, по-видимому, значительно ускоряют атмосферные потери Земли, более чем в три раза. Однако остаются ключевые вопросы: как ионы уходят и откуда они берутся? Какие процессы задействованы, а какие доминируют?

Куда деваются ионы? И как?

Считается, что одним из ключевых процессов убегания является центробежное ускорение, которое ускоряет ионы на полюсах Земли, когда они пересекают там меняющие форму силовые линии магнитного поля.Эти ионы перемещаются по разным траекториям дрейфа, набирают энергию и в конечном итоге направляются от Земли в хвост магнитосферы, где они взаимодействуют с плазмой и возвращаются на Землю с гораздо более высокими скоростями, чем улетали – своего рода эффект бумеранга.

Такие частицы высокой энергии могут представлять угрозу для космических технологий, поэтому их понимание важно. Cluster исследовал этот процесс несколько раз за последние полтора десятилетия – обнаружил, что он влияет на более тяжелые ионы, такие как кислород, больше, чем на более легкие, а также обнаружил сильные, высокоскоростные пучки ионов, летящих обратно на Землю из хвоста магнитосферы почти 100 раз. в течение трех лет.

Совсем недавно ученые исследовали процесс магнитного пересоединения, один из наиболее эффективных физических процессов, посредством которого солнечный ветер проникает в магнитосферу Земли и ускоряет плазму. В этом процессе плазма взаимодействует и обменивается энергией с силовыми линиями магнитного поля; разные линии меняют конфигурацию, разрываясь, перемещаясь и создавая новые связи путем слияния с другими линиями, высвобождая при этом огромное количество энергии.

Четыре космических корабля Кластера пересекают северный выступ магнитосферы Земли.Предоставлено: ESA / AOES Medialab.

Здесь холодные ионы считаются важными. Мы знаем, что холодные ионы влияют на процесс магнитного пересоединения, например, замедляя скорость пересоединения на границе, где солнечный ветер встречается с магнитосферой (магнитопауза), но мы все еще не уверены в действующих механизмах.

«По сути, нам нужно выяснить, как холодная плазма попадает в магнитопаузу», – сказал Филиппе Эскубе, научный сотрудник проекта ESA в миссии Cluster.«У этого есть несколько различных аспектов; нам необходимо знать процессы, связанные с ее транспортировкой туда, как эти процессы зависят от динамического солнечного ветра и условий магнитосферы, и откуда в первую очередь исходит плазма – действительно ли. они происходят из ионосферы, плазмосферы или где-то еще? ”

Недавно ученые смоделировали и смоделировали магнитную среду Земли, уделяя особое внимание структурам, известным как плазмоиды и магнитные канаты – цилиндрам, трубкам и петлям плазмы, которые переплетаются с линиями магнитного поля.Они возникают, когда процесс магнитного пересоединения происходит в хвосте магнитосферы и выбрасывает плазмоиды как к внешнему хвосту, так и к Земле.

Холодные ионы могут играть важную роль в определении направления выбрасываемого плазмоида. Эти недавние симуляции показали связь между плазмоидами, направляющимися к Земле, и тяжелыми ионами кислорода, просачивающимися из ионосферы – другими словами, ионы кислорода могут снижать и гасить скорости пересоединения в определенных точках в хвосте магнитосферы, которые создают траектории в хвост, что делает его более благоприятным. на других сайтах, которые вместо этого отправляют их на Землю.Эти результаты согласуются с существующими наблюдениями Кластера.

В другом недавнем исследовании Cluster сравнивались два основных механизма ускользания из атмосферы, с которыми сталкивается Земля – ​​спорадические шлейфы, исходящие через плазмосферу, и постоянное истечение атмосферы Земли из ионосферы – чтобы увидеть, как они могут способствовать популяции холодных ионов, находящихся на дневной магнитопаузе. (ближайшая к Солнцу граница магнитосферы и солнечного ветра).

Оба процесса убегания, по-видимому, по-разному зависят от межпланетного магнитного поля (ММП), солнечного магнитного поля, которое переносится в Солнечную систему солнечным ветром.Это поле движется в пространстве по спирали из-за вращения Солнца, как вода, выпущенная из разбрызгивателя газона. В зависимости от того, как выровнен ММП, он может эффективно нейтрализовать часть магнитного поля Земли на магнитопаузе, соединяясь и сливаясь с нашим полем и позволяя солнечному ветру втекать внутрь.

Плюмы, кажется, возникают, когда ММП ориентировано на юг (антипараллельно магнитному полю Земли, таким образом действуя, как упомянуто выше). И наоборот, утечки из ионосферы происходят во время ММП, ориентированных на север.Оба процесса происходят сильнее, когда солнечный ветер либо плотнее, либо движется быстрее (что приводит к более высокому динамическому давлению).

Магнитное пересоединение в хвосте магнитосферы Земли. Предоставлено: ESA / ATG medialab.

«Хотя нам еще предстоит многому научиться, мы смогли добиться здесь большого прогресса», – сказал Массон. «Этим недавним исследованиям удалось успешно связать воедино несколько явлений, а именно ионосферную утечку, шлейфы из плазмосферы и магнитное пересоединение, – чтобы нарисовать лучшую картину магнитной среды Земли.Это исследование потребовало нескольких лет непрерывного наблюдения, чего мы могли добиться только с помощью Cluster ».

Применение наших знаний к другим планетам

Получение большего количества информации о нашей атмосфере может многое рассказать нам о наших планетных соседях – мы потенциально могли бы применить такие исследования к любому астрофизическому объекту, имеющему как атмосферу, так и магнитное поле. Мы знаем, что атмосферы планет играют важную роль в том, чтобы сделать планету пригодной для жизни или безжизненной, но остается много открытых вопросов.

Рассмотрим, например, разнообразие планет и лун нашей Солнечной системы. На нашем небольшом участке Вселенной мы видим крайние и противоположные миры: похожую на смог атмосферу углекислого газа Венеры, сильно обедненную разреженную атмосферу современного Марса, богатую азотом атмосферу спутника Сатурна Титана, практически безвоздушный юпитерианин. Луна Каллисто, кислородсодержащая атмосфера Земли.

Как мы узнаем, могли ли эти планеты поддерживать жизнь или могли ли они когда-то поддерживать жизнь? Например, считается, что на Марсе когда-то была толстая и плотная атмосфера, которая со временем значительно исчезла.Хотя сегодня Красная планета вряд ли будет пригодной для жилья, в прошлом она вполне могла быть обитаемой.

«Если мы узнаем больше о нашей атмосфере, это поможет нам, когда речь идет о других планетах во Вселенной», – сказал Эскубе. «Нам нужно знать больше. Почему на Земле есть атмосфера, способная поддерживать жизнь, а на других планетах – нет?»

Cluster – уникальная миссия; он состоит из четырех космических аппаратов – формата, который НАСА недавно использовало для своей миссии «Магнитосферное многомасштабное измерение» (MMS), запущенной в 2015 году, – которые позволяют непрерывно изучать магнитное поле Земли и солнечный ветер из разных мест и ориентаций.Кластер работает с 2000 года и за это время собрал огромное количество информации о нашей магнитной среде в различные периоды солнечной и земной активности.

«Кроме того, орбита Cluster поистине уникальна среди всех текущих миссий; флот находится на полярной орбите, а это означает, что они могут исследовать динамичные полярные регионы нашей планеты – в частности, куспиды и полярные шапки – вблизи и с беспрецедентной детализацией», – добавил Эскубе.

«В целом, долгосрочные космические миссии, такие как« Кластер », помогают нам гораздо больше узнать о нашей планете, ее атмосфере и потерях в атмосфере в целом, что, в свою очередь, поможет нам понять Солнечную систему, в которой мы живем.”

---

Сатурн и Энцелад производят одинаковое количество плазмы

---

Доп. Информация: S.H. Lee et al. Статистическое исследование плазмосферных шлейфов и ионосферных потоков, наблюдаемых на дневной магнитопаузе, Journal of Geophysical Research: Space Physics (2016).DOI: 10.1002 / 2015JA021540

B. Zhang et al. Роль ионосферного оттока в генерации плазмоидов, распространяющихся в направлении Земли, Journal of Geophysical Research: Space Physics (2016). DOI: 10.1002 / 2015JA021667

Предоставлено Европейское космическое агентство

Ссылка : Любопытный случай утечки атмосферы Земли (8 июля 2016 г.) получено 23 июля 2021 г. с https: // физ.org / news / 2016-07-curious-case-earth-leaking-weather.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Атмосфера Юпитера: композиция и большое красное пятно

Атмосфера Юпитера, по сути, составляет всю планету.У газового гиганта нет твердой поверхности, на которую можно было бы приземлиться. Вместо этого он почти полностью состоит из водорода и гелия с небольшими следами других газов, составляющих крошечный процент его воздуха.

Атмосфера Юпитера – одна из ключевых научных целей миссии НАСА «Юнона», которая начала вращаться вокруг планеты в 2016 году. Космический корабль пытается измерить количество воды в атмосфере, что должно помочь ученым понять, соответствуют ли их текущие представления о том, как Солнце система сформирована правильно.

Состав атмосферы

Юпитер состоит преимущественно из водорода. Простой, основной газ, главный ингредиент Солнца, составляет 90 процентов атмосферы. Почти 10 процентов состоит из гелия. Очень небольшая часть атмосферы состоит из таких соединений, как аммиак, сера, метан и водяной пар.

При перемещении от крайних краев Юпитера к его центру давление и температура возрастают. Это увеличение вызывает разделение газов на слои.Глубоко внутри водород превращается из газа в жидкость. Он может даже стать металлическим.

Юпитер может похвастаться огромным запасом водорода и гелия, что делает его самой массивной планетой в Солнечной системе.

Транзит Ио через Юпитер. Юг вверху в этом представлении. Мозаичная композитная фотография. Кассини, 1 января 2001 г. (Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech / Michael Benson / Kinetikon Pictures. © Все права защищены.)

Слои атмосферы

Ученые используют изменения температуры и давления атмосферы для определения различные слои атмосферы.

Поверхность планеты или дно атмосферы – это точка, в которой, по подсчетам ученых, атмосферное давление равно одному бар, то же самое, что и на поверхности Земли.

Слой, лежащий на «поверхности» Юпитера, известен как тропосфера и простирается примерно на 50 километров над поверхностью. Тропосфера содержит аммиак, гидросульфид аммония и воду, которые образуют характерные красные и белые полосы, видимые с Земли.Более холодные белые полосы называются зонами, а более темные красные – поясами. Газы внутри зон поднимаются, а внутри поясов – опускаются.

Ветры обычно разделяют эти две области, но иногда ледяные белые облака перекрывают красные полосы, заставляя их исчезать на какое-то время. Ученые наблюдали только периодическое исчезновение южной полосы; северная полоса остается извращенно стабильной. Тропосфера также содержит плотные облака воды, которые влияют на динамику атмосферы.

По мере того, как вы поднимаетесь в тропосфере, температура падает в пределах от минус 260 по Фаренгейту (минус 160 по Цельсию) до минус 150 F (минус 100 C).

Следующий слой, стратосфера, простирается почти на 200 миль (320 км) над поверхностью и содержит дымки из углеводородов. Здесь температура начинается с минус 260 F и повышается примерно до минус 150 F (минус 100 C), чем выше вы поднимаетесь. Стратосфера, как и тропосфера, нагревается солнцем и недрами планеты. Стратосфера заканчивается там, где давление составляет одну тысячную от давления на поверхности Земли.

Термосфера находится над стратосферой. Температура повышается примерно до 1340 F (725 C) на высоте более 600 миль (1000 км). Полярное сияние вокруг полюсов происходит в термосфере. Термосфера также может излучать слабый свет, известный как свечение воздуха, который не дает ночному небу стать полностью темным. Термосфера нагревается частицами из магнитосферы, а также Солнцем, и не имеет определенной вершины.

Внешний слой атмосферы Юпитера – экзосфера, откуда частицы газа могут улетать в космос.Без четких границ экзосфера просачивается в межзвездное пространство.

(Изображение предоставлено NASA / ESA / A. Simon-Miller (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА))

Большое красное пятно

Помимо красных и белых полос, которые делают Юпитер визуально ошеломляющим, планета также может похвастаться известная особенность, известная как Большое красное пятно. Впервые обнаруженное в 1600-х годах, это место на самом деле представляет собой сильный шторм, расположенный к югу от экватора планеты. Сильный ураган можно увидеть в телескопы на Земле.

Сильный циклон требует около шести земных дней, чтобы полностью повернуться, и достаточно велик, чтобы вместить в себя как минимум две Земли. Недавние исследования показали, что гигантский шторм может уменьшаться.

Большое красное пятно, более холодное, чем окружающие его полосы, должно находиться выше в атмосфере. Источник его красноватого цвета еще не установлен, но он варьируется в зависимости от региона.

Энергия магнитного поля

На третьем пути к планете водород в атмосфере становится металлическим, что позволяет ему проводить электричество.Это помогает управлять мощным магнитным полем Юпитера. Планета вращается быстро – каждые 9,9 часов – и это быстрое вращение вызывает электрические токи в металлическом водороде, генерирующие электричество, которое питает магнитное поле планеты.

Магнитное поле Юпитера почти в 20 000 раз сильнее Земли. Электромагнитные бури, которые они генерируют, могут быть услышаны радиолюбителями на Земле, которые направляются к нам через плазму и силовые линии магнитного поля. Иногда Юпитер может производить более мощные радиосигналы, чем Солнце.

Дополнительная литература:

Эта статья была обновлена ​​18 октября 2018 г. старшим писателем Space.com Меган Бартелс.

Лаборатория глобального мониторинга ESRL – образование и информационно-пропагандистская деятельность

1. Образование и информационно-пропагандистская деятельность
2. Углеродный набор инструментов
3. Основы углеродного цикла

Атмосфера Земли

Источник: НАСА.

Большая часть атмосферы Земли состоит из смеси только несколько газов – азот, кислород и аргон; вместе эти три газа составляют более 99.5% всех молекул газа в Атмосфера. Эти газы, которые наиболее обильный в атмосфере практически не влияют на нагревание Земли и ее атмосферу, так как они не впитывают видимый или инфракрасная радиация. Однако есть второстепенные газы, которые составляют лишь небольшую часть атмосфера (около 0,43% всех молекул воздуха, большая часть которых – вода пар с концентрацией 0,39%), которые действительно поглощают инфракрасное излучение. Эти “следовые” газы вносят существенный вклад в нагревание поверхности и атмосферы Земли из-за их способности сдерживать инфракрасное излучение, излучаемое Земля (подробнее о парниковом эффекте см. Ниже).Поскольку эти следы газы воздействуют на Землю подобно парниковому эффекту, они упоминаются как Парниковые газы или парниковые газы.

Состав сухой атмосферы Земли (по состоянию на 2009 г.)

Азот	78,1%
Кислород	20,9%
Аргон	.9%
Двуокись углерода	0,039%
Метан	.00018%
Закись азота	.000032%
Гексафторид серы	.00000000067%

Водяной пар является наиболее важным парниковым газом, поскольку в глобальном масштабе он является наиболее распространенным из этих газов, хотя он варьируется от 0 до 3% в конкретном месте.NOAA Группа углеродных парниковых газов (CCGG) обеспокоен изобилием многих других парниковых газов, поскольку у людей преобладает роль в повышении концентрации этих газов в атмосфере. Газы, измеряемые CCGG, включают: углекислый газ (второй по значимости ПГ), метан оксид азота, гексафторид серы, озон и некоторые другие. Пока эти газы составляют лишь крошечную часть очень большой атмосферы Земли, их количества достаточно, чтобы поглотить большую часть инфракрасный свет в атмосфере.

Влияние парниковых газов

Двуокись углерода (CO ₂ ) бесцветный газ без запаха, состоящий из молекул, состоящих из два атома кислорода и один атом углерода. Производится углекислый газ когда органическое соединение углерода (например, дерево) или окаменелость органическая материя, (например, уголь, нефть или природный газ) сжигается в присутствии кислород. Углекислый газ удаляется из атмосферы за счет углерода. диоксид “тонет”, таких как поглощение морской водой и фотосинтез обитающий в океане планктон и наземные растения, включая леса и луга.Однако морская вода также источник, CO ₂ в атмосферу вместе с наземными растениями, животными и почвой, когда CO ₂ выделяется во время дыхания.

---

Метан (CH ₄ ) бесцветный нетоксичный газ без запаха, состоящий из молекул состоит из четырех атомов водорода и одного атома углерода. Метан горючий, и это основная составляющая природного газа-а ископаемое топливо. Метан выделяется при разложении органических веществ в низко кислородные среды.Природные источники включают водно-болотные угодья, болота. и болота, термиты и океаны. Человеческие источники включают добыча ископаемого топлива и транспортировка природного газа, пищеварительные процессы у жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, рис рисовые поля и захороненные отходы на свалках. Большая часть метана разрушена вниз в атмосферу, реагируя с небольшими очень реактивными молекулы, называемые гидроксильными (ОН) радикалами.

---

Закись азота (N ₂ O) бесцветный негорючий газ со сладковатым запахом, обычно известный как «веселящий газ», и иногда используется как анестетик.Закись азота естественным образом образуется в океанах и в тропических лесах. Искусственные источники закиси азота включают использование удобрений в сельском хозяйстве, производство нейлона и азотной кислоты, автомобили с каталитическими нейтрализаторами и сжиганием органических веществ. Закись азота расщепляется в атмосфере химическим путем. реакции, вызванные солнечным светом.

---

Гексафторид серы (SF ₆ ) является чрезвычайно сильным парниковым газом. SF ₆ очень стойкий, время жизни в атмосфере более тысяча лет.Таким образом, относительно небольшое количество SF ₆ может иметь значительное долгосрочное влияние на глобальное изменение климата. SF ₆ создан человеком, и основным пользователем SF ₆ это электроэнергетика. Из-за своей инертности и диэлектрические свойства, это предпочтительный газ в отрасли для электрическая изоляция, прерывание тока и гашение дуги (до предотвращение пожаров) при передаче и распределении электричество. SF ₆ широко используется в высоковольтных выключателях и распределительные устройства и в промышленности литья металлического магния.

Парниковый эффект

Источник: Барб Делуизи, NOAA

.

Многие атмосферные следовые газы, несмотря на их относительно небольшое количество, имеют значительное влияние на земные климат из-за явления, называемого “Парниковый эффект”.

Солнце в конечном итоге управляет климатом Земли, излучая энергию в виде солнечного света. Солнечный свет – это солнечное излучение в основном в виде видимого и солнечного света. меньшая часть как ультрафиолетовый (УФ) энергия. Это тоже называется коротковолновым излучением.Облака и поверхность Земли отражают часть этой приходящей солнечной радиации возвращается в космос (примерно 30%), некоторое количество (в основном УФ) поглощается атмосферой (около 20%), а оставшаяся половина поглощается земными поверхность. Солнечный свет, поглощаемый поверхностью Земли, нагревает поверхность.

Источник: Барб Делуизи, NOAA

.

Солнечная энергия, которая был поглощен поверхностью Земли, затем испускается в другом форма. Поскольку Земля намного холоднее Солнца, она излучает слабее излучение с большей длиной волны в инфракрасном диапазоне.Некоторые из это инфракрасное излучение беспрепятственно проходит через атмосферу, но большая часть поглощается парниковыми газами, а затем повторно выбрасывается во всех направления – в космос, к другим молекулам парниковых газов и обратно к Поверхность Земли. Таким образом, парниковые газы блокируют большую часть инфракрасного излучения. излучение в атмосфере, которое в противном случае вышло бы напрямую в космос.

Этот процесс естественен и полезен, так как он поддерживает благоприятные условия жизни для земных микробов, животных и жителей растений.Средняя мировая температура составляет 14 ° C. (57 ° F), что примерно на 33 ° C (59 ° F) теплее, чем температуры были бы без атмосферы и парниковых газов. Из-за их способность поглощать инфракрасное излучение, молекулы парниковых газов обладают существенное влияние на климат Земли, выступая в качестве барьера для спасаясь от «жары».

Более века ученые поняли, что концентрации атмосферных газов могут существенно влияют на климат Земли посредством этого процесса. Ученые измеряют содержание парниковых газов в атмосфере более 50 лет.Чарльз Килинг начал непрерывные измерения CO ₂ концентрации в 1958 году и другие, в том числе ученые NOAA, последовал вскоре после этого. Сегодня существует однозначная научная свидетельство того, что содержание этих газов увеличивается в Атмосфера. Доказательства включают десятилетия тщательно откалиброванных, глобальных измерения этих следовых газов в сочетании с измерениями «старый» воздух, сохранившийся в пузырьках в ледяных кернах и измерения углерода изотопы, в годичных кольцах (из прошлого атмосферный CO ₂ можно реконструировать).Это увеличение атмосферные парниковые газы оказывают значительное влияние на климат Земли потому что входящая и исходящая радиация Земли не сбалансирована – что заставляет климат измениться.

Источник: Барб Делуизи, NOAA

.

В качестве концентраций увеличивается количество парниковых газов в атмосфере, тем больше инфракрасного излучения поглощается и меньше уходит прямо в космос, что приводит к усилению потепление. Это называется Усиленный парниковый эффект.

Примечание: это атмосферное процесс называется парниковым эффектом, поскольку оба атмосфера и теплица действуют таким образом, чтобы сохранять энергию как высокая температура.Однако это несовершенная аналогия. Теплица работает в первую очередь за счет предотвращения нагрева воздуха (нагретого поступающим солнечным излучением) близко к земле от подъема из-за конвекция тогда как атмосферный парниковый эффект работает, предотвращая инфракрасное излучение потеря в космос. Несмотря на эту тонкую разницу, мы ссылаемся на это атмосферный процесс как парниковый эффект и эти газы как Парниковые газы из-за их роли в нагревании Земли.

Углеродный цикл

парниковых газов, CO ₂ вызывает наибольшее беспокойство, поскольку вносит наибольший вклад в Усиленный парниковый эффект и изменение климата.По этой причине ученые (из NOAA и других организаций) изучают этот молекулы осторожно и пытаясь количественно оценить ее содержание в атмосферу и отслеживать, как и почему она меняется. СО ₂ молекула участвует в сложной серии процессов, называемых Углеродный цикл, где углерод атом внутри молекулы перемещается между множеством различных естественных водоемов. Как углерод передан между резервуары, процессы, которые выделяют CO ₂ в атмосферу называются источниками, а процессы, которые удаляют CO ₂ из атмосферы называют стоками.

Углерод постоянно обменивается и рециркулируется между резервуарами за счет естественного процессы. Эти процессы происходят с разной скоростью, начиная от краткосрочные колебания, которые происходят ежедневно и сезонно до очень долгосрочные циклы, которые происходят в течение сотен миллионов лет. Для Например, существует четкий сезонный цикл атмосферного CO ₂ как растения фотосинтезировать в период вегетации, удаляя большие количества CO ₂ . Дыхание (с обоих заводов и животные) и разложение листьев, корней и органических соединения выделяют CO ₂ обратно в атмосферу.По шкале охватывая десятилетия и столетия, уровни CO ₂ колеблются постепенно между океаном и атмосферными резервуарами, как океан происходит перемешивание (между поверхностными и глубинными водами) и поверхность водообмен CO ₂ с атмосферой. Также имеют место гораздо более длительные циклы в масштабе геологическое время, из-за отложений и выветривания карбонатных и силикатных пород. Карбонатные породы, такие как известняк, образованы из раковин морских организмы погребены на дне океана, и они подвергаются химической эрозии в результате реакции с CO ₂ (помните, что CO ₂ смешанный с водой – кислота) в воздухе и в почве.Силикатная порода реагирует с карбонатными породами глубоко под землей, с добычей газа CO ₂ выходит из вулканов. Ископаемое топливо составляют относительно небольшую часть этих естественных геологических циклов.

Углеродные резервуары и биржа

В масштабах большинства интерес для людей (от лет к десятилетиям до столетий) атмосфера обменивается углеродом с тремя основными резервуарами: земная биосфера, океаны и ископаемое топливо.

Источник: NOAA

Земная биосфера

Источник: NOAA

Земное биосфера определяет часть земной системы, которая поддерживает организмы, живущие на суше, включая растения, животных, почву микробы и разлагающийся органический материал.Поскольку углерод является основным компонент органических молекул, которые являются строительными блоками для всех жизни, большое количество органического материала хранится в земных Биосфера – это один из основных резервуаров углерода. Кроме того, сезонный обмен большого количества углерода между земная биосфера и атмосфера. Наземные биржи (или “потоки” ) являются результатом организмов, живущих в земной биосферы, и они, естественно, включают как источники, так и тонет. Некоторые из основных источников земной биосферы CO ₂ в атмосфере, включая дыхание сушей биота (растения, животные, микроорганизмы, люди и т. д.), а также сжигание и разложение органического материала.Удаление CO из атмосферы ₂ Земной биосферой происходит через фотосинтез. Растения использовать CO ₂ из атмосферы для производства продуктов питания в виде органическое вещество, которое, в свою очередь, становится пищей для микробов, грибов, насекомые и высшие организмы. Человеческая деятельность имеет значительную влияние на способность земной биосферы удалять или выделять углекислый газ через такие практики, как вырубка леса и другие формы землеустройства.

Океаны

Источник: NOAA

Океаны непрерывно обменять CO ₂ с атмосферой.Из-за большой площади площадь океанов и высокая растворимость углекислого газа в воде (что создает угольная кислота ) океаны хранят очень большие количество углерода – примерно в 50 раз больше, чем в атмосфере или земная биосфера. Каждый год часть этого углерода выбрасывается в атмосферу, и такое же количество возвращается обратно в океанов (хотя эти два процесса могут происходить в разных частях Мировой океан). Кроме того, организмы внутри морская биосфера фотосинтезировать и дышать CO ₂ .Из-за низкая скорость перемешивания поверхностных и глубоководных вод океана, только поверхностные воды ответственны за краткосрочные изменения атмосферного СО ₂ . Поскольку концентрация CO в атмосфере ₂ увеличивается, сток океана также немного увеличивается. Океаны будут в конечном итоге поглотить большую часть CO ₂ , высвободившегося из человеческая деятельность, но это займет тысячи лет. CO ₂ в форме угольной кислоты является слабой кислотой, и существуют глубокие последствия для морских экосистем из-за повышения кислотности океаны.

Ископаемое топливо

Источник: EPA.

В течение миллионы лет, как биомасса от мертвых растений и микроорганизмов накапливались в отложениях и подвергались воздействию высоких температур и Давление глубоко под поверхностью Земли, органические остатки от биосфера (как наземные, так и морские) были преобразованы в ископаемое топливо (уголь, нефть и природный газ). Однако поскольку начало Индустриальная революция в 1800-х годах люди сжигали это ископаемое топливо, высвобождая из них углерод обратно в атмосферу как CO ₂ .Процессы, которые потребовали миллионы лет на удаление углерода из биосферы были перевернуты так, что тот же углерод высвобождается в беспрецедентные темпы в результате деятельности человека. Атмосферный CO ₂ уровней увеличились на 38% [по состоянию на 2009 год] с тех пор, как Доиндустриальный раз и выше, чем когда-либо за последние 800 000 лет.

В настоящее время атмосферный Уровни CO ₂ продолжают расти ускоренными темпами по мере того, как люди сжигают ископаемое топливо с возрастающей скоростью.Говоря человеческим языком, CO ₂ выбрасывается при сгорании ископаемого топлива (вместе с цементом производства и другой человеческой деятельности) остается “навсегда” из-за к стабильности и долговечности CO ₂ в пределах атмосфера и океаны. Это будет иметь серьезные последствия для Система Земля, как результирующий радиационный дисбаланс из-за Улучшенного Парниковый эффект заметно изменит глобальный климат на от веков до тысячелетий.

Источник: Боден Т.А., Дж. Марланд и Р.Дж. Андрес. 2009.
Центр анализа информации по двуокиси углерода, Национальная лаборатория Ок-Ридж,
Министерство энергетики США, Ок-Ридж, штат Теннеси, США

(Щелкните график, чтобы просмотреть изображение в полном размере)

Поведение газов | Химия для неосновных

• Определите сжимаемость.
• Приведите примеры использования сжатых газов.

Подходит ли все?

Когда мы собираемся в отпуск, всегда есть «еще одна» вещь, которую нам нужно положить в чемодан.Может быть, это еще один купальный костюм, пара обуви, книга – какой бы предмет мы ни использовали. К счастью, мы можем несколько сжать все вместе. Между складками одежды есть небольшое пространство, мы можем переставить обувь и каким-то образом достать последнюю вещь и закрыть чемодан.

Сжимаемость

Подводное плавание с аквалангом – это форма подводного плавания, при которой дайвер несет собственный газ для дыхания, обычно в виде баллона со сжатым воздухом. Давление в наиболее часто используемых аквалангах составляет от 200 до 300 атмосфер.Газы отличаются от других состояний вещества тем, что газ расширяется, заполняя форму и объем своего сосуда. По этой причине газы также можно сжимать, так что относительно большое количество газа может быть нагнетено в небольшой контейнер. Если бы воздух из типичного акваланга переносился в контейнер со стандартным давлением 1 атм, объем этого контейнера должен был бы составлять около 2500 литров.

Рисунок 14.1

Аквалангист.

Сжимаемость – это мера того, насколько уменьшается данный объем вещества при помещении под давлением.Если мы оказываем давление на твердое тело или жидкость, объем практически не изменяется. Атомы, ионы или молекулы, составляющие твердое тело или жидкость, расположены очень близко друг к другу. Между отдельными частицами нет места, поэтому они не могут упаковываться вместе.

Кинетико-молекулярная теория объясняет, почему газы более сжимаемы, чем жидкости или твердые тела. Газы сжимаемы, потому что большая часть объема газа состоит из большого количества пустого пространства между частицами газа.При комнатной температуре и стандартном давлении среднее расстояние между молекулами газа примерно в десять раз больше диаметра самих молекул. Когда газ сжимается, например, при заполнении акваланга, частицы газа прижимаются друг к другу.

Сжатые газы используются во многих ситуациях. В больницах кислород часто используется пациентами с поврежденными легкими, чтобы помочь им лучше дышать. Если пациенту предстоит серьезная операция, в качестве анестезии часто используется сжатый газ.Сварка требует очень горячего пламени, возникающего при сжатии смесей ацетилена и кислорода. Многие летние грили для барбекю работают на сжатом пропане.

Рисунок 14.2

Кислородный баллон.

Сводка

• Газы сжимаются легче, чем твердые или жидкие, потому что между молекулами газа так много места.

Практика

Вопросы

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http: // www.cdxetextbook.com/engines/motivePower/4gasEng/engcycle.html

1. Что попадает в цилиндр топливно-воздушной смеси?
2. Какова роль цикла сжатия?
3. Сжимает ли выхлопной цикл газы, выделяемые при воспламенении?

Обзор

Вопросы

1. Почему при приложении давления к жидкостям и твердым телам объем не изменяется?
2. Почему газы сжимаются легче, чем жидкости и твердые тела?
3. Перечислить области применения сжатых газов.

• сжимаемость: Мера того, насколько данный объем вещества уменьшается при помещении под давлением.

• Перечислите факторы, влияющие на давление газа.
• Объясните эти эффекты с точки зрения кинетико-молекулярной теории газов.

Как высоко отскакивает баскетбольный мяч?

Давление воздуха в баскетбольном мяче должно быть отрегулировано так, чтобы мяч отскакивал на правильную высоту.Перед игрой судьи проверяют мяч, бросая его с высоты плеча и наблюдая, как далеко назад он отскакивает. Что бы сделал судья, если бы мяч не отскочил так далеко, как должен? Что бы он сделал, если бы он отскочил слишком высоко?

Давление внутри контейнера зависит от количества газа внутри контейнера. Если баскетбольный мяч не отскакивает достаточно высоко, судья может исправить ситуацию, используя ручной насос и добавив к мячу больше воздуха. И наоборот, если мяч подпрыгнет слишком высоко, он может выпустить немного воздуха из мяча.

Факторы, влияющие на давление газа

Вспомните из кинетико-молекулярной теории, что частицы газа движутся беспорядочно и по прямым линиям до тех пор, пока они упруго не столкнутся либо с другими частицами газа, либо с одной из стенок контейнера. Именно эти столкновения со стенками емкости определяют давление газа. Четыре переменных используются для описания состояния газа. Это давление, объем, температура и количество газа, измеренное в молях.Мы рассмотрим отдельно, как объем, температура и количество газа влияют на давление в замкнутой газовой пробе.

Количество газа

На рисунке ниже показано, что происходит, когда воздух добавляется в жесткий контейнер . Жесткий контейнер не может расширяться или сжиматься. Стальная канистра является примером жесткого контейнера.

Рисунок 14.3

Повышение давления с увеличением количества частиц газа.

Баллон слева содержит газ под определенным давлением. Присоединенный воздушный насос затем используется для удвоения количества газа в баллоне. Поскольку канистра не может расширяться, увеличившееся количество молекул воздуха будет сталкиваться с внутренними стенками канистры в два раза чаще, чем раньше. В результате давление внутри канистры увеличивается вдвое. Как вы можете себе представить, если в жесткий контейнер постоянно добавляется все больше и больше воздуха, он может в конечном итоге лопнуть. Уменьшение количества молекул в жестком контейнере дает обратный эффект – давление снижается.

Том

На давление также влияет объем емкости. Если объем контейнера уменьшается, молекулы газа имеют меньше места для перемещения. В результате они будут чаще ударяться о стенки емкости, и давление возрастает.

На рисунке ниже показан баллон с газом, объем которого регулируется регулируемым поршнем. Слева поршень в основном вытянут, и манометр показывает определенное давление. Справа поршень был выдвинут так, что объем закрытой части емкости, в которой находится газ, был уменьшен вдвое.Давление газа увеличивается вдвое. Увеличение объема контейнера приведет к обратному эффекту, и давление газа уменьшится.

Рисунок 14.4

Уменьшение объема добычи газа увеличение давления газа.

Температура

Было бы очень нецелесообразно ставить банку с супом над костром, не выпушив банку. При нагревании баллончик может взорваться. Кинетико-молекулярная теория объясняет почему. Воздух внутри жесткой банки с супом получает больше кинетической энергии за счет тепла, исходящего от костра.Кинетическая энергия заставляет молекулы воздуха двигаться быстрее, и они чаще и с большей силой ударяют о стенки контейнера. Повышение давления внутри может в конечном итоге превысить прочность банки, и она взорвется. Дополнительным фактором является то, что суп может закипеть, что поможет еще больше газа и большему давлению внутри банки.

На рисунке внизу показан баллон с газом слева, имеющий комнатную температуру (300 K). Справа цилиндр нагревается до тех пор, пока температура Кельвина не увеличится вдвое до 600 К.Кинетическая энергия молекул газа увеличивается, поэтому столкновения со стенками контейнера теперь более сильные, чем раньше. В результате давление газа увеличивается вдвое. Понижение температуры приведет к обратному эффекту, и давление заключенного газа уменьшится.

Рисунок 14,5

Повышение температуры приводит к увеличению давления.

Сводка

• Увеличение количества молекул газа в контейнере того же объема увеличивает давление.
• Уменьшение объема баллона увеличивает давление газа.
• Повышение температуры газа в жестком контейнере увеличивает давление.

Практика

Вопросы

Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

1. Что вызывает давление?
2. Что происходит, когда вы выпускаете газ из баллона?
3. Если повысить температуру, что произойдет с давлением?
4. Почему падает давление при увеличении объема?

Обзор

Вопросы

1. Что определяет давление газа?
2. Почему увеличение количества молекул увеличивает давление?
3. Почему повышение температуры увеличивает давление?

• жесткий контейнер: Тот, который не может расширяться или сжиматься.

• Закон штата Бойля.
• Используйте закон Бойля для расчета зависимости объема от давления.

Насколько важно проверять погоду?

Ежедневно запускаются сотни погодных шаров. Сделанный из синтетического каучука и несущий коробку с инструментами воздушный шар, наполненный гелием, поднимается в небо. По мере того, как он набирает высоту, атмосферное давление становится меньше, и воздушный шар расширяется. В какой-то момент воздушный шар лопается из-за расширения, инструменты падают (с помощью парашюта), чтобы их можно было извлечь и изучить для получения информации о погоде.

Закон Бойля

Роберт Бойль (1627–1691), английский химик, считается одним из основоположников современной экспериментальной химии. Он обнаружил, что удвоение давления в замкнутом образце газа при сохранении постоянной его температуры приводит к уменьшению объема газа вдвое. Закон Бойля гласит, что объем данной массы газа изменяется обратно пропорционально давлению, когда температура поддерживается постоянной. Таким образом описывается обратная зависимость.По мере увеличения значения одной переменной значение другой уменьшается.

Что происходит физически? Молекулы газа движутся и находятся на определенном расстоянии друг от друга. Увеличение давления сближает молекулы, уменьшая объем. Если давление снижается, газы могут свободно перемещаться в большем объеме.

Рисунок 14.6

Роберт Бойль.

Математически закон Бойля можно выразить уравнением:

– это постоянная величина для данной пробы газа, которая зависит только от массы газа и температуры.В приведенной ниже таблице показаны данные по давлению и объему для заданного количества газа при постоянной температуре. Третий столбец представляет значение константы для этих данных и всегда равно давлению, умноженному на объем. Когда одна из переменных изменяется, другая изменяется таким образом, что произведение всегда остается неизменным. В данном конкретном случае эта константа составляет 500 атм · мл.

Давление-объем

Давление (атм)	Объем (мл)
0.5	1000	500
0,625	800	500
1,0	500	500
2,0 ​​	250	500
5,0	100	500
8,0	62,5	500
10,0	50	500

График данных в таблице дополнительно иллюстрирует природу обратной зависимости закона Бойля (см. рисунок ниже).Объем нанесен на ось -оси с соответствующим давлением на -оси.

Рисунок 14.7

Давление газа уменьшается по мере увеличения объема, делая закон Бойля обратной зависимостью.

Закон Бойля можно использовать для сравнения изменяющихся условий для газа. Мы используем и для обозначения начального давления и начального объема газа. После того, как были внесены изменения, обозначают конечное давление и объем. Математическая связь закона Бойля принимает следующий вид:

Это уравнение можно использовать для расчета любой из четырех величин, если известны три другие.

Пример задачи: закон Бойля

Образец газообразного кислорода имеет объем 425 мл при давлении 387 кПа. Газу дают расшириться в емкость объемом 1,75 л. Рассчитайте новое давление газа.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Используйте закон Бойля, чтобы найти неизвестное давление. Важно, чтобы два объема (и) были выражены в одних и тех же единицах, поэтому они были преобразованы в мл.

Шаг 2: Решить.

Сначала измените алгебраическое уравнение, для которого нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Объем увеличился чуть более чем в 4 раза по сравнению с исходным значением, поэтому давление снизилось примерно на. Давление указывается в кПа, значение состоит из трех значащих цифр. Обратите внимание, что можно использовать любые единицы давления или объема, если они согласованы во всей задаче.

Сводка

• Объем газа обратно пропорционален температуре.

Практика

Задайте проблемы по ссылке ниже:

http://www.concord.org/~ddamelin/chemsite/g_gasses/handouts/Boyle_Problems.pdf

Обзор

Вопросы

1. Что означает «обратное» в этом законе?
2. Объясните закон Бойля в терминах кинетико-молекулярной теории газов.
3. Имеет значение, какие единицы используются?

• Закон Бойля: Объем данной массы газа изменяется обратно пропорционально давлению, когда температура поддерживается постоянной.

• Закон штата Чарльз.
• Используйте этот закон для выполнения расчетов с учетом зависимости объема от температуры.

Как испечь хлеб?

Запах и вкус свежеиспеченного хлеба нравится всем. Он легкий и пушистый благодаря действию дрожжей на сахар. Дрожжи превращают сахар в углекислый газ, который при высоких температурах вызывает расширение теста. В результате получается приятное угощение, особенно если оно покрыто топленым маслом.

Закон Чарльза

Рисунок 14,8

По мере нагрева контейнера с ограниченным газом его молекулы увеличивают кинетическую энергию и выталкивают подвижный поршень наружу, что приводит к увеличению объема.

Французский физик Жак Шарль (1746-1823) изучал влияние температуры на объем газа при постоянном давлении. Закон Чарльза гласит, что объем данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда давление поддерживается постоянным.Абсолютная температура – это температура, измеренная по шкале Кельвина. Необходимо использовать шкалу Кельвина, потому что ноль на шкале Кельвина соответствует полной остановке молекулярного движения.

Математически прямая связь закона Чарльза может быть представлена ​​следующим уравнением:

Как и в случае с законом Бойля, постоянно только для данной пробы газа. В приведенной ниже таблице показаны данные о температуре и объеме для заданного количества газа при постоянном давлении.Третий столбец является константой для этого конкретного набора данных и всегда равен объему, деленному на температуру Кельвина.

Температура-объем

Температура (К)	Объем (мл)
50	20	0,40
100	40	0,40
150	60	0,40
200	80	0.40
300	120	0,40
500	200	0,40
1000	400	0,40

Когда эти данные нанесены на график, результатом будет прямая линия, указывающая на прямую взаимосвязь, показанную на Рис. ниже.

Рисунок 14.9

Объем газа увеличивается с увеличением температуры Кельвина.

Обратите внимание, что линия идет точно к началу координат, что означает, что, когда абсолютная температура газа приближается к нулю, его объем приближается к нулю. Однако, когда газ доводят до чрезвычайно низких температур, его молекулы в конечном итоге конденсируются в жидкое состояние, прежде чем достичь абсолютного нуля. Температура, при которой происходит это изменение в жидкое состояние, различна для разных газов.

Закон Чарльза также можно использовать для сравнения изменяющихся условий для газа.Теперь мы используем и для обозначения начального объема и температуры газа, а и для обозначения конечного объема и температуры. Математическая связь закона Чарльза становится:

Это уравнение можно использовать для расчета любой из четырех величин, если известны три другие. Прямая зависимость будет сохраняться только в том случае, если температуры выражены в Кельвинах. Температуры в градусах Цельсия не подойдут. Напомним, что K = ° C + 273.

Пример задачи: закон Чарльза

Баллон наполняется до объема 2.20 л при температуре 22 ° C. Затем баллон нагревают до температуры 71 ° C. Найдите новый объем воздушного шара.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Используйте закон Чарльза, чтобы найти неизвестный объем. Сначала температуры были переведены в градусы Кельвина.

Шаг 2: Решить.

Сначала измените алгебраическое уравнение, для которого нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Объем увеличивается с повышением температуры. Результат состоит из трех значащих цифр.

Сводка

• Повышение температуры газа при постоянном давлении приведет к увеличению его объема.

Практика

Выполните расчеты на сайте ниже:

http: // mmsphyschem.com / chuckL.pdf

Обзор

Вопросы

1. Объясните закон Чарльза с точки зрения кинетической молекулярной теории.
2. Почему температура должна быть в градусах Кельвина?
3. Имеет ли место закон Чарльза, когда газ становится жидкостью?

• Закон Чарльза: Объем данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда давление поддерживается постоянным.

• Закон штата Гей-Люссак.
• Используйте этот закон для выполнения расчетов с учетом зависимости давления от температуры.

Сколько пропана в баке?

Пропановые баллоны широко используются с грилями для барбекю. Но неинтересно на полпути обнаруживать, что у вас закончился бензин. Вы можете купить манометры, которые измеряют давление внутри резервуара, чтобы узнать, сколько осталось. Манометр измеряет давление и регистрирует более высокое давление в жаркий день, чем в холодный.Таким образом, вам нужно учитывать температуру воздуха, когда вы решаете, следует ли наполнять бак перед следующим приготовлением пищи.

Закон Гей-Люссака

Когда температура пробы газа в жестком контейнере увеличивается, давление газа также увеличивается. Увеличение кинетической энергии приводит к тому, что молекулы газа ударяются о стенки контейнера с большей силой, что приводит к большему давлению. Французский химик Жозеф Гей-Люссак (1778-1850) обнаружил связь между давлением газа и его абсолютной температурой. Закон Гей-Люссака гласит, что давление данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда объем поддерживается постоянным. Закон Гей-Люссака очень похож на закон Шарля, с той лишь разницей, что тип контейнера. В то время как контейнер в эксперименте с законом Чарльза является гибким, в эксперименте с законом Гей-Люссака он является жестким.

Рисунок 14.10

Жозеф Луи Гей-Люссак.

Математические выражения закона Гей-Люссака аналогичны формулам закона Шарля:

График зависимости давления оттемпература также демонстрирует прямую взаимосвязь. Когда газ охлаждается до постоянного объема, его давление постоянно уменьшается, пока газ не конденсируется в жидкость.

Пример задачи: закон Гей-Люссака

Газ в аэрозольном баллоне находится под давлением 3,00 атм при температуре 25 ° C. Утилизировать аэрозольный баллон путем сжигания опасно. Какое бы давление в аэрозоле могло быть при температуре 845 ° C?

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Используйте закон Гей-Люссака, чтобы найти неизвестное давление. Сначала температуры были переведены в градусы Кельвина.

Шаг 2: Решить.

Сначала измените алгебраическое уравнение, для которого нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Давление резко возрастает из-за сильного повышения температуры.

Сводка

• Давление и температура при постоянном объеме прямо пропорциональны.

Практика

Работа над проблемами, найденными на сайте ниже:

http://www.chemteam.info/GasLaw/WS-Gay-Lussac.html

Обзор

Вопросы

1. Объясните закон Гей-Люссака в терминах кинетико-молекулярной теории.
2. Что нам покажет график зависимости давления от температуры?
3. В чем разница между контейнерами в соответствии с законом Шарля и законом Гей-Люссака?

• Закон Гей-Люссака: Давление данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда объем остается постоянным.

• Закон о комбинированном газе.
• Используйте закон для расчета параметров в общих газовых задачах.

Что сохраняет холод?

Современный холодильник использует газовые законы для отвода тепла из системы. Сжатый газ в змеевиках (см. Выше) может расширяться. Это расширение снижает температуру газа и передает тепловую энергию от материала в холодильнике к газу. Когда газ прокачивается через змеевики, давление газа сжимает его и повышает температуру газа.Затем это тепло рассеивается через змеевики в наружный воздух. Когда сжатый газ снова прокачивается через систему, процесс повторяется.

Закон о комбинированном газе

К этому моменту мы исследовали отношения между любыми двумя переменными, и, в то время как третья переменная остается постоянной. Однако возникают ситуации, когда все три переменные меняются. Закон для комбинированного газа выражает взаимосвязь между давлением, объемом и абсолютной температурой фиксированного количества газа.Для задачи комбинированного газа постоянным остается только количество газа.

Пример задачи: Закон о комбинированных газах

2,00 л газа при 35 ° C и 0,833 атм доводится до стандартной температуры и давления (STP). Какой будет новый объем газа?

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Используйте закон комбинированного газа, чтобы найти неизвестный объем.STP составляет 273 К и 1 атм. Температуры были переведены в градусы Кельвина.

Шаг 2: Решить

Сначала измените алгебраическое уравнение, для которого нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Как увеличение давления, так и снижение температуры вызывают уменьшение объема пробы газа. Поскольку оба изменения относительно небольшие, громкость не уменьшается резко.

Может показаться сложным вспомнить все различные законы о газе, введенные до сих пор. К счастью, законы Бойля, Шарля и Гей-Люссака можно легко вывести из закона комбинированного газа. Например, рассмотрим ситуацию, когда изменение объема и давления газа происходит при поддержании постоянной температуры. В таком случае можно сказать так. Посмотрите на закон комбинированного газа и исключите переменную из обеих частей уравнения. Остается только закон Бойля:

.

.Точно так же, если давление постоянное, тогда и сокращение уравнения оставляет закон Чарльза. Если объем постоянный, то и сокращение уравнения оставляет закон Гей-Люссака.

Сводка

• Закон комбинированного газа показывает взаимосвязь между температурой, объемом и давлением.

Практика

Работаем над проблемами по ссылке ниже:

http://misterguch.brinkster.net/WKS001_007_146637.pdf

Обзор

Вопросы

1. Какая единственная вещь остается постоянной в проблеме комбинированного газового закона?
2. Если вы хотите найти объем газа, и он больше чем, вы ожидаете, что он будет больше или меньше?
3. Каким будет уравнение для поиска с учетом всех остальных параметров?

• Закон комбинированного газа: Выражает взаимосвязь между давлением, объемом и абсолютной температурой фиксированного количества газа.

• Государственный закон Авогадро.
• Используйте этот закон для выполнения расчетов количества газов.

Сколько воздуха вы вводите в шину?

Спущенная шина не очень полезна. Он не смягчает обод колеса и создает очень неудобную поездку. Когда в шину добавляется воздух, давление увеличивается, поскольку все больше молекул газа вдавливается в жесткую шину. Количество воздуха, подаваемого в шину, зависит от номинального давления в этой шине.Слишком маленькое давление – шина не будет держать форму. Слишком большое давление – шина может лопнуть.

Закон Авогадро

Вы узнали о гипотезе Авогадро: равные объемы любого газа при одинаковой температуре и давлении содержат одинаковое количество молекул. Отсюда следует, что объем газа прямо пропорционален количеству молей газа, присутствующих в образце. Закон Авогадро гласит, что объем газа прямо пропорционален количеству молей газа, когда температура и давление поддерживаются постоянными.Математическое выражение закона Авогадро –

.

где – количество молей газа, а – постоянная величина. Закон Авогадро проявляется всякий раз, когда вы надуваете воздушный шар. Объем воздушного шара увеличивается по мере того, как вы добавляете к нему количество молей газа, надувая его.

Если контейнер, содержащий газ, жесткий, а не гибкий, в законе Авогадро можно заменить объем давлением. Добавление газа в жесткий контейнер увеличивает давление.

Пример задачи: Закон Авогадро

Воздушный шар заполнен до объема 1.90 л с 0,0920 моль газообразного гелия. Если в баллон добавить 0,0210 моль дополнительного гелия при постоянных температуре и давлении, каков будет новый объем баллона?

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Обратите внимание, что окончательное количество молей необходимо рассчитать, прибавив исходное количество молей к молям добавленного гелия.Используйте закон Авогадро, чтобы найти окончательный том.

Шаг 2: Решить.

Сначала измените алгебраическое уравнение, для которого нужно найти.

Теперь подставьте известные величины в уравнение и решите.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Поскольку в баллон добавлено относительно небольшое количество дополнительного гелия, его объем немного увеличивается.

Сводка

• Расчеты показаны для соотношений между объемом и числом молей газа.

Практика

Работа над проблемами на сайте ниже:

http://www.gst-d2l.com/homework/hwavogadroslaw.html

Обзор

Вопросы

1. Что остается неизменным в отношениях с законом Авогадро?
2. Что произойдет, если вы добавите газ в жесткий баллон?
3. Почему воздушный шар расширяется, когда вы добавляете в него воздух?

• Закон Авогадро: Объем газа прямо пропорционален количеству молей газа, когда температура и давление поддерживаются постоянными.

• Выведите закон идеального газа из закона комбинированного газа и закона Авогадро.
• Рассчитайте значение постоянной идеального газа.
• Используйте закон идеального газа для расчета параметров идеального газа.

Для каких химических реакций требуется аммиак?

Существует ряд химических реакций, требующих аммиака. Чтобы провести реакцию эффективно, нам нужно знать, сколько аммиака у нас есть для стехиометрических целей.Используя законы газа, мы можем определить количество молей, присутствующих в резервуаре, если мы знаем объем, температуру и давление в системе.

Закон об идеальном газе

Закон комбинированного газа показывает, что давление газа обратно пропорционально объему и прямо пропорционально температуре. Закон Авогадро показывает, что объем или давление прямо пропорциональны количеству молей газа. Если сложить все вместе, получится следующее уравнение:

Как и в случае с другими газовыми законами, мы также можем сказать, что это равно константе.Константу можно оценить при условии, что описываемый газ считается идеальным.

Закон идеального газа – это одно уравнение, которое связывает давление, объем, температуру и количество молей идеального газа. Если мы подставим переменную вместо константы, уравнение станет:

Закон идеального газа обычно переписывается так, без знаков умножения:

Переменная в уравнении называется постоянной идеального газа .

Определение идеальной газовой постоянной

Значение постоянной идеального газа зависит от единиц, выбранных для давления, температуры и объема в уравнении идеального газа. Для температуры необходимо использовать градусы Кельвина, а для объема принято использовать единицы СИ – литры. Однако давление обычно измеряется в одной из трех единиц: кПа, атм или мм рт. Следовательно, может иметь три разных значения.

Мы покажем, как рассчитывается, когда давление измеряется в кПа.Напомним, что объем 1,00 моль любого газа в STP измеряется как 22,414 л. Мы можем заменить давление 101,325 кПа, объем 22,414 л и температуру 273,15 К в уравнение идеального газа и решить для него.

Это значение, которое должно использоваться в уравнении идеального газа, когда давление указывается в кПа. Таблица ниже показывает сводку этого и других возможных значений. Важно выбрать правильное значение для решения данной проблемы.

Обратите внимание, что единицы измерения давления в кПа были изменены на Дж / К • моль. Килопаскаль, умноженный на литр, равен единице измерения энергии в системе СИ – джоуля (Дж).

Пример задачи: Закон об идеальном газе

Какой объем занимает 3,760 г газообразного кислорода при давлении 88,4 кПа и температуре 19 ° C? Предположим, что кислород идеален.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Чтобы использовать закон идеального газа, количество молей O ₂ должно быть найдено из заданной массы и молярной массы.Затем используйте, чтобы найти объем кислорода.

Шаг 2: Решите .

Измените закон идеального газа и решите для.

Шаг 3. Подумайте о своем результате

Число молей кислорода намного меньше одного моля, поэтому объем должен быть довольно небольшим по сравнению с молярным объемом (22,4 л / моль), поскольку давление и температура достаточно близки к стандартным. Результат состоит из трех значащих цифр из-за значений и.Поскольку джоуль (Дж) = кПа • л, единицы правильно сокращаются, оставляя объем в литрах.

Сводка

• Рассчитана постоянная идеального газа.
• Показан пример расчета по закону идеального газа.

Практика

Работаем над проблемами по ссылке ниже:

http://chemsite.lsrhs.net/gasses/handouts/Ideal_Problems.pdf

Обзор

Вопросы

1. Какое значение вы будете использовать, если давление указано в атм?
2. Вы выполняете расчет, в котором давление указывается в мм рт.Вы выбираете 8,314 Дж / К • моль в качестве значения. Вы получите правильный ответ?
3. Как бы вы проверили, что выбрали правильное значение для вашей проблемы?

• постоянная идеального газа: Переменная в уравнении закона идеального газа.
• Закон идеального газа: Одно уравнение, которое связывает давление, объем, температуру и количество молей идеального газа.

• Вычислить молярную массу газа.
• Рассчитайте плотность газа.

Что заставляет его плавать?

Гелий уже давно используется в воздушных шарах и дирижаблях. Поскольку он намного менее плотен, чем воздух, он будет парить над землей. Мы можем купить маленькие воздушные шары, наполненные гелием, в магазинах, но большие (такие как воздушный шар, показанный выше) намного дороже и потребляют намного больше гелия.

Расчет молярной массы и плотности газа

Происходит химическая реакция, в результате которой образуется газ.Затем добытый газ собирается, и определяется его масса и объем. Молярная масса неизвестного газа может быть найдена с помощью закона идеального газа при условии, что температура и давление газа также известны.

Пример задачи: молярная масса и закон идеального газа

Происходит определенная реакция с образованием оксида азота в виде газа. Газ имеет массу 1,211 г и занимает объем 677 мл. Температура в лаборатории 23 ° C, давление воздуха 0,987 атм. Рассчитайте молярную массу газа и выведите ее формулу.Предположим, что газ идеальный.

Шаг 1: Составьте список известных количеств и спланируйте проблему .

Известный

Неизвестно

Сначала будет использован закон идеального газа для определения молей неизвестного газа. Тогда масса газа, разделенная на моли, даст молярную массу.

Шаг 2: Решите .

Теперь разделите г на моль, чтобы получить молярную массу.

Поскольку N имеет молярную массу 14 г / моль, а O имеет молярную массу 16 г / моль, формула N ₂ O даст правильную молярную массу.

Шаг 3. Подумайте о своем результате

Для этой задачи было выбрано значение, соответствующее давлению в атм. Расчетная молярная масса дает разумную формулу для окиси азота.

Расчет плотности газа

Закон идеального газа можно использовать для определения плотности газа в нестандартных условиях. Например, мы определим плотность газообразного аммиака (NH ₃ ) при 0,913 атм и 20 ° C, предполагая, что аммиак идеален.Во-первых, рассчитанная молярная масса аммиака составляет 17,04 г / моль. Затем возьмите ровно 1 моль аммиака и вычислите объем, который такое количество займет при данной температуре и давлении.

Теперь плотность можно рассчитать, разделив массу одного моля аммиака на указанный выше объем.

Для сравнения, эта плотность немного меньше плотности аммиака на STP, которая равна. Имеет смысл, что плотность должна быть ниже по сравнению с плотностью на STP, поскольку как повышение температуры (с 0 ° C до 20 ° C), так и снижение давления (с 1 атм до 0 ° C).913 атм) приведет к тому, что молекулы NH ₃ разнесутся немного дальше друг от друга.

Сводка

• Описаны расчеты молярной массы и плотности идеального газа.

Практика

Ответьте на вопросы и проведите расчеты проблем по ссылке:

http://www.mybookezz.com/ebook.php?u=aHR0cDovL2dvLmhydy5jb20vcmVzb3VyY2VzL2dvX3NjL21jL0hDMlNSMTEzLlBERgpTZWN0aW9uIDM=

Обзор

Вопросы

1. Зачем вам нужны объем, температура и давление газа для расчета молярной массы?
2. Какое предположение о газе сделано во всех этих расчетах?
3. Зачем нужна масса газа для расчета молярной массы?

• Используйте закон идеального газа для расчета задач стехиометрии для газов.

Как производится удобрение?

Реакция газообразного азота и водорода с образованием аммиака по циклу Габера является критическим этапом в производстве удобрений из аммиака. Важно иметь избыток исходных материалов, чтобы можно было достичь максимального выхода аммиака. Зная, сколько аммиака необходимо для производства партии удобрений, можно включить в процесс нужные количества азота и водорода.

Стехиометрия газа

Вы узнали, как использовать молярный объем для решения задач стехиометрии химических реакций с участием одного или нескольких газов на STP. Теперь мы можем использовать закон идеального газа, чтобы расширить наше рассмотрение химических реакций, чтобы решить проблемы стехиометрии для реакций, которые происходят при любой температуре и давлении.

Пример задачи: стехиометрия газа и закон идеального газа

Какой объем углекислого газа образуется при сгорании 25,21 г этанола (C ₂ H ₅ OH) при 54 ° C и 728 мм рт. Предположим, что газ идеальный.

Прежде чем использовать закон идеального газа, необходимо написать и сбалансировать химическое уравнение. Напомним, что в большинстве реакций горения данное вещество реагирует с O ₂ с образованием CO ₂ и H ₂ O. Вот сбалансированное уравнение горения этанола.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и устраните проблему.

Известный

Неизвестно

Количество молей углекислого газа сначала рассчитывается стехиометрией.Затем по закону идеального газа рассчитывается объем произведенного CO ₂ .

Шаг 2: Решить.

Теперь моль этанола заменяется на объем.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Масса этанола немного больше половины моля, что означает, что мольное соотношение приводит к образованию чуть более одного моля диоксида углерода. Из-за повышенной температуры и пониженного давления по сравнению с STP результирующий объем больше 22.4 л.

Сводка

• Закон идеального газа используется для решения задач стехиометрии для газов.

Практика

Решите задачи на листе на этом сайте:

http://misterguch.brinkster.net/PRA036.pdf

Обзор

Вопросы

1. Нужно ли нам, чтобы газовые условия были на уровне STP для расчета проблем стехиометрии?
2. Почему мы хотим определить стехиометрию этих реакций?
3. Какие предположения мы делаем о задействованных газах?

• Определите реальный газ.
• Опишите различия между реальными газами и идеальными газами.

Местонахождение, местонахождение, местонахождение

Поведение молекулы во многом зависит от ее структуры. У нас может быть два соединения с одинаковым числом атомов, но они действуют по-разному. Этанол (C ₂ H ₅ OH) представляет собой прозрачную жидкость с температурой кипения около 79 ° C. Диметиловый эфир (CH ₃ OCH ₃ ) имеет такое же количество атомов углерода, водорода и кислорода, но кипит при гораздо более низкой температуре (-25 ° C).Разница заключается в величине межмолекулярного взаимодействия (сильные водородные связи для этанола, слабая сила Ван-дер-Ваальса для эфира).

Реальные и идеальные газы

Идеальный газ – это газ, который следует законам газа при любых условиях температуры и давления. Для этого газ должен полностью подчиняться кинетико-молекулярной теории. Частицы газа должны занимать нулевой объем, и они не должны проявлять никаких сил притяжения по отношению друг к другу. Поскольку ни одно из этих условий не может быть истинным, идеального газа не существует.Реальный газ – это газ, который не ведет себя в соответствии с предположениями кинетико-молекулярной теории. К счастью, в условиях температуры и давления, которые обычно встречаются в лаборатории, реальные газы имеют тенденцию вести себя очень похоже на идеальные газы.

Тогда при каких условиях газы ведут себя наименее идеально? Когда газ находится под высоким давлением, его молекулы сближаются, так как пустое пространство между частицами уменьшается. Уменьшение пустого пространства означает, что предположение о том, что объем самих частиц ничтожен, менее верен.Когда газ охлаждается, уменьшение кинетической энергии частиц заставляет их замедляться. Если частицы движутся с меньшей скоростью, силы притяжения между ними более заметны. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что продолжающееся охлаждение газа в конечном итоге превратит его в жидкость, и жидкость определенно больше не является идеальным газом (см. Жидкий азот на рис. ниже). Таким образом, реальный газ больше всего отклоняется от идеального газа при низких температурах и высоких давлениях. Газы наиболее идеальны при высокой температуре и низком давлении.

Рисунок 14.11

Газообразный азот, охлажденный до 77 К, превратился в жидкость, и его необходимо хранить в контейнере с вакуумной изоляцией, чтобы предотвратить его быстрое испарение.

Модель На рисунке ниже показан график зависимости давления для 1 моля газа при трех различных температурах – 200 K, 500 K и 1000 K. Идеальный газ имел бы значение 1 для этого отношения при всех температурах и давления, и график будет просто горизонтальной линией.Как видно, происходят отклонения от идеального газа. Когда давление начинает расти, силы притяжения приводят к тому, что объем газа становится меньше, чем ожидалось, и значение падает ниже 1. Продолжающееся повышение давления приводит к тому, что объем частиц становится значительным, а значение увеличивается до более чем 1. Отметим, что величина отклонений от идеальности наибольшая для газа при 200 К и наименьшая для газа при 1000 К.

Рисунок 14.12

Реальные газы отличаются от идеальных газов при высоком давлении и низких температурах.

Идеальность газа также зависит от силы и типа сил межмолекулярного притяжения, существующих между частицами. Газы со слабыми силами притяжения более идеальны, чем с сильными силами притяжения. При одинаковых температуре и давлении неон более идеален, чем водяной пар, потому что атомы неона притягиваются только слабыми дисперсионными силами, а молекулы водяного пара притягиваются относительно более прочными водородными связями. Гелий – более идеальный газ, чем неон, потому что в нем меньшее количество электронов означает, что силы дисперсии гелия даже слабее, чем у неона.

Сводка

• Описаны свойства реальных газов и их отклонения от идеальности.

Практика

Вопросы

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http://www.adichemistry.com/physical/gaseous/deviation/van-der-waals-equation.html

1. Каков коэффициент сжимаемости идеального (идеального) газа?
2. Что значит если?
3. Что значит если?

Обзор

Вопросы

1. Что становится более значимым при повышении давления?
2. Становятся ли силы притяжения между частицами газа более заметными при более высоких или более низких температурах?
3. Будет ли газообразный HCl более или менее идеальным, чем гелий?

• реальный газ: Газ, поведение которого не соответствует предположениям кинетико-молекулярной теории.

• Определите парциальное давление.
• Государственный закон частичных давлений Дальтона.
• Используйте этот закон для расчета давления газовых смесей.

Есть ли на Венере кислород?

Атмосфера Венеры заметно отличается от атмосферы Земли. Газы в атмосфере Венеры состоят на 96,5% из углекислого газа и на 3% из азота. Атмосферное давление на Венере примерно в 92 раза больше, чем на Земле, поэтому количество азота на Венере будет способствовать давлению, намного превышающему 2700 мм рт.А кислорода нет, поэтому дышать там нельзя. Не то чтобы мы хотели попасть на Венеру – температура поверхности обычно превышает 460 ° C.

Закон частичных давлений Дальтона

Давление газа возникает в результате столкновения частиц газа с внутренними стенками их контейнера. Если добавить больше газа в жесткий контейнер, давление газа возрастет. Идентичность двух газов не имеет значения. Джон Дальтон, английский химик, предложивший атомную теорию, также изучал смеси газов.Он обнаружил, что каждый газ в смеси оказывает давление независимо от любого другого газа в смеси. Например, наша атмосфера состоит из примерно 78% азота и 21% кислорода, а остальные газы составляют меньшее количество других газов. Поскольку азот составляет 78% частиц газа в данном образце воздуха, он оказывает 78% давления. Если общее атмосферное давление составляет 1,00 атм, то давление только азота в воздухе составляет 0,78 атм. Давление кислорода в воздухе равно 0.21 атм.

Парциальное давление газа – это вклад газа в общее давление, когда газ является частью смеси. Парциальное давление газа обозначается значком с нижним индексом, который является символом или формулой этого газа. Парциальное давление азота представлено как. Закон парциальных давлений Дальтона гласит, что полное давление смеси газов равно сумме всех парциальных давлений составляющих газов.Закон Дальтона можно выразить следующим уравнением:

Модель На рисунке ниже показаны два газа, которые находятся в отдельных емкостях одинакового размера при одинаковой температуре и давлении. Каждый оказывает разное давление и, в зависимости от количества частиц в контейнере. Справа два газа объединены в один контейнер без изменения объема. Общее давление газовой смеси равно сумме отдельных давлений. Если и, то.

Рисунок 14.13

Закон Дальтона гласит, что давление газовой смеси равно парциальному давлению соединяющихся газов.

Сводка

• Общее давление в системе равно сумме парциальных давлений присутствующих газов.

Практика

Просмотрите концепции по приведенной ниже ссылке и поработайте с примерами задач:

http://www.kentchemistry.com/links/GasLaws/dalton.htm

Обзор

Вопросы

1. На чем основан закон Далтона?
2. Аргон составляет около 0,93% нашей атмосферы. Если атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст., Какое давление создает аргон?
3. В определенный день содержание водяного пара в воздухе составляет 2,5%. Если парциальное давление пара составляет 19,4 мм рт. Ст., Каково атмосферное давление?

• Парциальное давление: Вклад газа в общее давление, когда газ является частью смеси.
• Закон парциальных давлений Дальтона: Полное давление смеси газов равно сумме всех парциальных давлений составляющих газов.

• Определите мольную долю.
• Выполните расчеты с использованием мольных долей.

Смешанное благо диоксида серы

Двуокись серы является побочным продуктом многих процессов, как природных, так и антропогенных. Огромные количества этого газа выделяются во время извержений вулканов, подобных тому, что мы видели выше на Большом острове (Гавайи).Люди производят диоксид серы, сжигая уголь. Находясь в атмосфере, газ имеет охлаждающий эффект, отражая солнечный свет от земли. Однако диоксид серы также является компонентом смога и кислотных дождей, которые вредны для окружающей среды. Было приложено много усилий для снижения уровней SO ₂ с целью уменьшения образования кислотных дождей. Непредвиденное осложнение: по мере того, как мы снижаем концентрацию этого газа в атмосфере, мы снижаем его способность охлаждать, и тогда у нас возникают опасения по поводу глобального потепления.

Молярная доля

Одним из способов выражения относительных количеств веществ в смеси является мольная доля. Мольная доля – это отношение молей одного вещества в смеси к общему количеству молей всех веществ. Для смеси двух веществ и мольные доли каждого будут записаны следующим образом:

Если смесь состоит из 0,50 моль и 1,00 моль, то мольная доля составляет. Точно так же мольная доля будет.

Молярная доля – полезная величина для анализа газовых смесей в сочетании с законом парциальных давлений Дальтона. Рассмотрим следующую ситуацию: сосуд объемом 20,0 л содержит 1,0 моль газообразного водорода при давлении 600 мм рт. Другой сосуд объемом 20,0 л содержит 3,0 моль гелия при давлении 1800 мм рт. Эти два газа смешиваются в идентичном сосуде емкостью 20,0 л. Поскольку каждое из них будет оказывать собственное давление в соответствии с законом Дальтона, мы можем выразить парциальные давления следующим образом:

Парциальное давление газа в смеси равно его мольной доле, умноженной на общее давление.Для нашей смеси водорода и гелия:

Полное давление по закону Дальтона составляет. Итак, каждое парциальное давление будет:

Парциальные давления каждого газа в смеси не меняются, так как они были смешаны в сосуде того же размера, а температура не изменилась.

Пример задачи: закон Дальтона

Колба содержит смесь 1,24 моль газообразного водорода и 2,91 моль газообразного кислорода. Если полное давление составляет 104 кПа, каково парциальное давление каждого газа?

Шаг 1: Составьте список известных количеств и спланируйте проблему .

Известный

• 1,24 моль H ₂
• 2,91 моль O ₂

Неизвестно

Во-первых, можно определить мольную долю каждого газа. Затем парциальное давление можно рассчитать, умножив мольную долю на общее давление.

Шаг 2: Решите .

Шаг 3. Подумайте о своем результате .

Водород составляет немногим менее одной трети смеси, поэтому он оказывает немногим менее одной трети общего давления.

Сводка

• Использование мольной доли позволяет производить расчеты для смесей газов.

Практика

Вопросы

Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

1. Что такое молярный процент?
2. Суммируются ли мольные доли 1,00?
3. Каким другим способом вы могли бы вычислить мольную долю кислорода, если у вас есть мольная доля азота?

Обзор

Вопросы

1. Что такое мольная доля?
2. Как определить парциальное давление газа, если заданы мольная доля и полное давление?
3. Что вы можете сказать о парциальных давлениях каждого газа в газовой смеси, содержащей равное количество молей двух газов?

• Мольная доля : Отношение молей одного вещества в смеси к общему количеству молей всех веществ.

• Рассчитайте объемы сухих газов, полученные после сбора над водой.

Какое давление?

Вам нужно провести лабораторный эксперимент, в котором вырабатывается газообразный водород. Чтобы рассчитать выход газа, вы должны знать давление внутри трубы, в которой собирается газ. Но как туда поставить барометр? Очень просто: нет. Все, что вам нужно, это атмосферное давление в комнате. Когда газ выталкивает воду, он отталкивается от атмосферы, поэтому внутреннее давление равно давлению снаружи.

Сбор газа вытеснением водой

Газы, которые образуются в лабораторных экспериментах, часто собирают с помощью метода, называемого вытеснения воды (см. , рисунок ниже). Бутылку наполняют водой и кладут в таз с водой вверх дном. Реакционная колба снабжена резиновыми трубками, которые затем подводятся под бутылку с водой. Когда газ вырабатывается в реакционной колбе, он выходит через резиновую трубку и вытесняет воду в сосуде.Когда баллон наполнен газом, его можно закрыть крышкой.

Рисунок 14.14

Газ, образующийся в результате химической реакции, можно собрать путем вытеснения воды.

Поскольку газ собирается над водой, он не является чистым, а смешивается с паром от испарения воды. Закон Дальтона можно использовать для расчета количества желаемого газа путем вычитания доли водяного пара.

Для решения проблемы необходимо знать давление паров воды при температуре реакции (см. таблицу ниже).Пример задачи иллюстрирует использование закона Дальтона, когда газ собирается над водой.

Давление водяного пара (мм рт. Ст.) При выбранных температурах (° C)
Температура (° C)	Давление пара (мм рт. Ст.)	Температура (° C)	Давление пара (мм рт. Ст.)
0	4,58	40	55,32
5	6,54	45	71.88
10	9,21	50	92,51
15	12,79	55	118,04
20	17,54	60	149,38
25	23,76	65	187,54
30	31,82	70	233,7
35	42,18

Проблема с образцом: газ, собранный путем вытеснения воды

Определенный эксперимент генерирует 2.58 л газообразного водорода, который собирается над водой. Температура 20 ° C и атмосферное давление 98,60 кПа. Найдите объем, который будет занимать сухой водород при STP.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

Неизвестно

Атмосферное давление конвертируется из кПа в мм рт. Ст. Для соответствия единицам, указанным в таблице. Сумма давлений водорода и водяного пара равна атмосферному давлению.Давление водорода находится вычитанием. Затем объем газа на СТП можно рассчитать, используя закон комбинированного газа.

Шаг 2: Решить.

Теперь используется закон комбинированного газа, определяющий объем водорода на STP.

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Если бы водород собирался на STP и без присутствия водяного пара, его объем был бы 2,28 л. Это меньше, чем фактический собранный объем, потому что часть его составляет водяной пар.Преобразование с использованием STP полезно для целей стехиометрии.

Сводка

• Давление пара из-за воды в образце можно скорректировать, чтобы получить истинное значение давления газа.

Практика

Вопросы

Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

1. Для чего использовалась трубка чертополоха?
2. Как инструктор проверял кислород?
3. Наблюдали ли вы на видео небезопасной лабораторной работе?
4. Что случилось бы с шиной, если бы собирался углекислый газ?

Обзор

Вопросы

1. Почему собираемый над водой газ не является чистым?
2. Зачем нам делать поправку на водяной пар?
3. Студент хочет собрать свой газ над диэтиловым эфиром (давление пара 530 мм рт. Ст. При 25 ° C).Это хорошая идея? Поясните свой ответ.

• Вытеснение воды: Сбор газа над водой.

• Определите диффузию и излияние.
• Закон штата Грэм.
• Используйте закон Грэма для выполнения расчетов, связанных с движением газов.

Как узнать, с какой скоростью движется газ?

Обычно мы не видим газы, поэтому нам нужны способы косвенного обнаружения их движения.Относительные скорости диффузии аммиака в хлористый водород можно наблюдать в простом эксперименте. Ватные шарики пропитываются растворами аммиака и хлористого водорода (соляной кислоты) и прикрепляются к двум разным резиновым пробкам. Они одновременно вставляются в оба конца длинной стеклянной трубки. Пары каждого из них проходят по трубке с разной скоростью. Там, где пары встречаются, они реагируют с образованием хлорида аммония (NH ₄ Cl), белого твердого вещества, которое появляется в стеклянной трубке в виде кольца.

Закон Грэма

Когда человек открывает флакон духов в углу большой комнаты, запах быстро распространяется по всей комнате. Молекулы духов испаряются, и пар распространяется, заполняя все пространство. Диффузия – это тенденция молекул перемещаться из области высокой концентрации в область низкой концентрации, пока концентрация не станет однородной. В то время как газы диффундируют довольно быстро, жидкости диффундируют гораздо медленнее.Твердые вещества практически не диффундируют.

Видео о диффузии брома: http://www.youtube.com/watch?v=R_xDe004oTQ

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

Процесс, связанный с диффузией, – это излияние. Вытекание – это процесс выхода ограниченного газа через крошечное отверстие в контейнере. Вытекание можно наблюдать по тому факту, что наполненный гелием воздушный шар перестанет плавать и опустится на пол примерно через день. Это потому, что газообразный гелий выходит через крошечные поры в воздушном шаре.И диффузия, и эффузия связаны со скоростью, с которой движутся различные молекулы газа. Газы с более низкой молярной массой истекают и диффундируют с большей скоростью, чем газы с более высокой молярной массой.

Шотландский химик Томас Грэм (1805-1869) изучал скорость излияния и диффузии газов. Закон Грэма гласит, что скорость истечения или диффузии газа обратно пропорциональна квадратному корню из молярной массы газа. Закон Грэма можно понять, сравнив два газа (и) с одинаковой температурой, что означает, что газы имеют одинаковую кинетическую энергию.Кинетическая энергия движущегося объекта определяется уравнением

где – масса, а – скорость. Уравнивание кинетических энергий двух газов друг другу дает:

Уравнение можно переформулировать, чтобы найти отношение скорости газа к скорости газа.

В целях сравнения скоростей истечения или диффузии двух газов при одинаковой температуре, молярные массы каждого газа могут использоваться в уравнении для.

Пример задачи: закон Грэма

Рассчитайте отношение скоростей диффузии газообразного аммиака (NH ₃ ) к хлористому водороду (HCl) при той же температуре и давлении.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

• молярная масса NH ₃ = 17,04 г / моль
• молярная масса HCl = 36,46 г / моль

Неизвестно

• Коэффициент вязкости

Подставьте молярные массы газов в закон Грэма и найдите соотношение.

Шаг 2: Решить.

Скорость диффузии аммиака в 1,46 раза выше скорости диффузии хлористого водорода.

Шаг 3. Подумайте о своем результате

Поскольку аммиак имеет меньшую молярную массу, чем хлористый водород, скорость его молекул больше, а отношение скоростей больше 1.

Сводка

• Описаны процессы диффузии и истечения газа.
• Закон Грэма связывает молекулярную массу газа со скоростью его диффузии или истечения.

Практика

Прочтите материал по ссылке ниже и выполните практические задания:

http://www.kentchemistry.com/links/GasLaws/GrahamsLaw.htm

Обзор

Вопросы

1. Почему вы чувствуете запах готовящейся еды, когда находитесь в соседней комнате?
2. Почему воздушный шар, наполненный гелием, постепенно тонет?
3. Какое отношение температура имеет к кинетической энергии газа?

• диффузия: Тенденция молекул перемещаться из области высокой концентрации в область низкой концентрации до тех пор, пока концентрация не станет однородной.
• effusion: Процесс выхода ограниченного газа через крошечное отверстие в контейнере.
• Закон Грэма: Скорость истечения или диффузии газа обратно пропорциональна квадратному корню из молярной массы газа.

Таинственный случай пропажи благородного газа

Ксенон почти исчез из атмосферы Земли. Немецкие геофизики думают, что знают, куда это делось.

У вас есть полный доступ к этой статье через ваше учреждение.

Кто брал ксенон? Предоставлено: D. Waldorf / Getty

Доказательства витают в воздухе, но найти ответы труднее. Ксенон, второй по тяжести из химически инертных благородных газов, пропал. Наша атмосфера содержит гораздо меньше ксенона по сравнению с более легкими благородными газами, чем метеориты, похожие на скалистый материал, из которого сформирована Земля.

Парадокс пропавшего ксенона – одна из величайших научно-исследовательских работ. Исследователи выдвинули гипотезу о том, что этот элемент скрывается в ледниках, минералах или ядре Земли, а также в других местах.

«Ученые всегда говорили, что ксенон на самом деле не пропал. Его нет в атмосфере, но он где-то прячется, – извините инспектор, профессор Ганс Кепплер, геофизик из Университета Байройта в Германии. Он и его коллега Святослав Щека являются последними геофизиками, которые взялись за дело, в отчете, опубликованном сегодня в журнале Nature ¹ .

Элементарно, мой дорогой Ватсон

Они пошли искать ответы в минералах. Перовскит из силиката магния является основным компонентом нижней мантии Земли – слоя горных пород между корой и ядром, который составляет половину массы планеты. Ученые-сыщики задались вопросом, можно ли запрятать пропавший ксенон в карманы этого минерала. «Я был совершенно уверен, что в перовскит можно вводить благородные газы», ​​- говорит Кепплер.«Я подозревал, что там может быть ксенон».

Исследователи попытались растворить ксенон и аргон в перовските при температурах, превышающих 1600 ºC, и давлениях, примерно в 250 000 раз превышающих на уровне моря. В этих экстремальных условиях – подобных тем, которые существуют в нижней мантии – минерал впитал аргон, но не нашел места для ксенона.

Эти результаты могут показаться разочаровывающими, но они натолкнули Кепплера и Щеку на мысль. Что делать, если ксенон совсем не прячется?

Более 4 миллиардов лет назад Земля была расплавленной.Метеориты обрушились на планету, в результате чего она потеряла большую часть своей изначальной атмосферы. Кепплер и Щека предполагают, что аргон и другие благородные газы скрывались в перовските, но большая часть ксенона не могла раствориться в минерале и исчезла в космосе.

«Это полностью отличается от того, что говорят все. Говорят, ксенон здесь, но где-то прячется. Мы говорим, что его здесь нет, потому что в самом начале истории Земли ему было негде спрятаться », – говорит Кепплер.

Когда Земля остыла, аргон и другие благородные газы начали просачиваться из перовскита и заполнять атмосферу. Ксенон, растворенный в минерале лишь в следовых количествах, в свою очередь может составлять лишь следовые количества атмосферы.

В качестве дополнительного подтверждения своей гипотезы ученые указывают, что относительные соотношения трех благородных газов – ксенона, криптона и аргона – в атмосфере примерно соответствуют их растворимости в перовските.

Теория также может объяснить, почему более легкие изотопы ксенона даже больше истощаются из атмосферы, чем более тяжелые.«Никто никогда не мог объяснить этого», – говорит Кепплер. Он и Щека предполагают, что за миллиарды лет, когда ксенон просачивался в космос, более легкие изотопы, скорее всего, улетели.

Не так быстро, – говорит Христель Санлуп, геофизик из Университета Пьера и Марии Кюри в Париже: «Я не думаю, что это открытие объясняет отсутствие ксенона». Она отмечает, что теория не объясняет полностью ни избыток тяжелого ксенона в атмосфере, ни дополнительный ксенон, образовавшийся в результате радиоактивного распада урана и плутония в горных породах.

Кроме того, любое объяснение отсутствия ксенона на Земле должно также относиться к Марсу, где в атмосфере также не хватает благородного газа. Кепплер и Щека предполагают, что здесь древний ксенон тоже улетел в космос: слабое гравитационное поле планеты не позволяло ему удерживать газ. В результате весь ксенон, обнаруженный в настоящее время на Марсе, – это то немногое, которое может раствориться в перовските.

Но Санлуп сомневается, что на Марсе достаточно перовскита (если таковой имеется), чтобы объяснить присутствие ксенона в его атмосфере.По ее словам, пока тайна пропавшего марсианского ксенона не будет раскрыта, решение вопроса о том, куда делась Земля, еще не решено.

История изменений

• 12 октября 2012 г.

  Эта статья первоначально описывала нижнюю мантию Земли как расплавленную. На самом деле солидно. В нем также говорилось, что эксперименты Кеплера проводились при давлении, в 250 раз превышающем атмосферное.

  No related posts.