ملخص شامل

الوحدة الثانية (الغلاف الجوي)

الصف الأول الثانوي — العلوم المتكاملة

القوانين، المعادلات، والمسائل المحلولة خطوة بخطوة

فيزيائي كيميائي حسابي

اختر القسم لعرض القوانين والمعادلات مع الشرح والمسائل المحلولة.

فيزيائي تدرج الحرارة - سرعة الإفلات - تحويل الوحدات

قانون تدرج درجات الحرارة في التروبوسفير Lapse Rate

تنخفض درجة الحرارة كلما ارتفعنا عن سطح الأرض في طبقة التروبوسفير بمعدل ثابت.

  • ● بمعدل \(6.5^\circ\text{C}\) لكل \(1\text{ km}\) (أي لكل \(1000\text{ m}\)).
  • ● أو بمعدل \(1^\circ\text{C}\) لكل \(150\text{ m}\).
سرعة الإفلات وسرعة جزيئات الغاز الفعالة Escape Velocity

تتحرك جزيئات الغاز بسرعات فعالة تعتمد على كتلة الجزيء ودرجة الحرارة، ويرمز لسرعة جزيئات الغاز الفعالة بالرمز \(V_{rms}\).

  • ● شرط الاحتفاظ بالغاز: إذا كانت \(V_{rms} < V_e\)، فإن الكوكب يحتفظ بالغاز.
  • ● شرط هروب الغاز: إذا كانت \(V_{rms} \ge V_e\)، يهرب الغاز إلى الفضاء (سبب عدم وجود غلاف جوي لكوكب عطارد).
  • ● ثابت: سرعة الإفلات من جاذبية كوكب الأرض تبلغ حوالي \(11.2\text{ km/s}\).
قوانين تحويل درجات الحرارة معادلات

التحويل بين كلفن وسيليزيوس:

\[ T_{\text{K}} = t_{^\circ\text{C}} + 273 \]

التحويل بين فهرنهايت وسيليزيوس:

\[ t_{^\circ\text{F}} = (1.8 \times t_{^\circ\text{C}}) + 32 \]
تحويلات وحدات الضغط الجوي قوانين

يعادل الضغط الجوي المعتاد عند سطح البحر وفي درجة حرارة \(0^\circ\text{C}\) قيمة تساوي \(1.013 \times 10^5\ \text{N/m}^2\) (باسكال)، وهو ما يعادل ارتفاع عمود زئبق قدره \(760\ \text{mm.Hg}\) (أو \(76\ \text{cm.Hg}\)).

علاقة المليبار بالوحدات الدولية:

\[ 1\ \text{millibar} = 100\ \text{N/m}^2 \]

كيميائي الأوزون - الأمطار الحمضية

تكوين غاز الأوزون الستراتوسفيري معادلات

يتكون الأوزون على خطوتين رئيسيتين تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية (UV) ذات الأطوال الموجية الأقل من \(240\text{ nm}\).

الخطوة 1 (التفكك الضوئي):

\[ \text{O}_{2(g)} + UV \xrightarrow{\lambda < 240\text{ nm}} \text{O}_{(gas)} + \text{O}_{(gas)} \]

الخطوة 2 (الاتحاد الكيميائي):

\[ \text{O}_{2(g)} + \text{O}_{(gas)} \rightleftharpoons \text{O}_{3(g)} \]
تكوّن الأمطار الحمضية معادلات

تتكون الأمطار الحمضية نتيجة ذوبان وتفاعل أكاسيد الكبريت والنيتروجين مع ماء السحب والغيوم.

أولاً: تكوين حمض الكبريتيك كبريتياً:

تفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع الأكسجين:

\[ 2\text{SO}_{2(g)} + \text{O}_{2(g)} \xrightarrow{\text{ضوء الشمس}} 2\text{SO}_{3(g)} \]

تفاعل ثالث أكسيد الكبريت مع ماء الغيوم:

\[ \text{SO}_{3(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_{4(aq)} \]

ثانياً: تكوين حمض النيتريك نيتروجينياً:

\[ 4\text{NO}_{2(g)} + \text{O}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow 4\text{HNO}_{3(aq)} \]

ثالثاً: تفاعل الأمطار الحمضية مع المباني (تآكل الحجر الجيري):

\[ \text{H}_2\text{SO}_{4(aq)} + \text{CaCO}_{3(s)} \rightarrow \text{CaSO}_{4(s)} + \text{CO}_{2(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \]

حسابي مسائل محلولة بالخطوات

المسألة 1: درجة الحرارة عند قمة الجبل تدرج الحرارة

النص: إذا علمت أن درجة حرارة الهواء عند موضع ما على سطح الأرض تساوي \(15^\circ\text{C}\)، فما درجة حرارته عند قمة جبل ارتفاعه \(2\text{ km}\) عن هذا الموضع؟

الخطوة 1 حساب مقدار الانخفاض في درجة الحرارة بالارتفاع:
\[ \text{مقدار الانخفاض} = 2 \times 6.5 = 13^\circ\text{C} \]
الخطوة 2 طرح مقدار الانخفاض من درجة الحرارة عند السطح:
\[ 15^\circ\text{C} - 13^\circ\text{C} = 2^\circ\text{C} \]

الإجابة: \(2^\circ\text{C}\) تقريباً (وتظهر أحياناً كقيمة تقريبية \(1.5^\circ\text{C}\) حسب دقة التقريب المستخدمة).

المسألة 2: درجة الحرارة على ارتفاع محدد - جبل الطور تدرج الحرارة

النص: يبلغ ارتفاع جبل الطور بسيناء حوالي \(2285\text{ m}\). إذا كانت درجة الحرارة عند سفح الجبل \(32^\circ\text{C}\)، فما درجة الحرارة على ارتفاع \(1528\text{ m}\) من سفح الجبل؟

الخطوة 1 تحويل الارتفاع من المتر إلى الكيلومتر:
\[ h = \frac{1528}{1000} = 1.528\text{ km} \]
الخطوة 2 حساب مقدار الانخفاض في درجة الحرارة عند هذا الارتفاع:
\[ 1.528 \times 6.5 = 9.932^\circ\text{C} \]
الخطوة 3 حساب درجة الحرارة المطلوبة:
\[ 32^\circ\text{C} - 9.932^\circ\text{C} \approx 22^\circ\text{C} \]

الإجابة: \(22^\circ\text{C}\) تقريباً.

المسألة 3: التحويل بين المقاييس الحرارية كلفن → فهرنهايت

النص: جسم درجة حرارته تبلغ \(283\text{ K}\) (كلفن)، أوجد ما يكافئها على تدريج فهرنهايت.

الخطوة 1 التحويل من كلفن إلى سيليزيوس:
\[ t_{^\circ\text{C}} = 283 - 273 = 10^\circ\text{C} \]
الخطوة 2 التحويل من سيليزيوس إلى فهرنهايت:
\[ t_{^\circ\text{F}} = (1.8 \times 10) + 32 = 18 + 32 = 50^\circ\text{F} \]

الإجابة: \(50^\circ\text{F}\).

المسألة 4: تحويل وحدات الضغط الجوي mm.Hg → N/m²

النص: إذا كان الضغط الجوي عند قمة جبل يساوي \(750\ \text{mm.Hg}\)، فكم يعادل ذلك بوحدة باسكال \(\text{N/m}^2\)؟ (علماً بأن الضغط الجوي المعتاد يعادل \(1.013 \times 10^5\ \text{N/m}^2 = 760\ \text{mm.Hg}\)).

الخطوة 1 استخدام طريقة النسبة والتناسب للتحويل المباشر:
\[ P_{\text{N/m}^2} = P_{\text{mm.Hg}} \times \frac{1.013 \times 10^5\ \text{N/m}^2}{760\ \text{mm.Hg}} \]
الخطوة 2 التعويض بالضغط المعطى \(750\ \text{mm.Hg}\):
\[ P = 750 \times 133.289 = 99967.11\ \text{N/m}^2 \]

الإجابة: \(99967.11\ \text{N/m}^2\) تقريباً.

العودة إلى المراحل الدراسية