Emisi karbon dioksida, kenaikan suhu global, es mencair topi dan perubahan iklim membuat berita setiap hari. Tapi apakah cinta kita dengan karbon dioksida membutakan kita pada ancaman yang lebih berbahaya agen? Penyebab pemanasan global yang dimaksud adalah nitrogen, dan mengabaikan itu bisa menimbulkan biaya besar baik kesehatan manusia dan
lingkungan. Alam Nitrogen The Nitrogen Siklus Gas nitrogen diambil dari atmosfer dan diubah oleh bakteri menjadi senyawa nitrogen bahwa tumbuhan dan hewan dapat digunakan. © EPA Nitrogen adalah bagian penting dari kehidupan. Tanaman, hewan dan bakteri semua menggunakan nitrogen dalam blok bangunan dasar yang disebut asam amino, dan ini bergabung bersama-sama untuk membuat protein. Protein tidak hanya memungkinkan kita untuk tumbuh dan berfungsi dengan baik, tetapi mereka membentuk dasar dari hampir setiap bahan kimia reaksi dalam tubuh manusia. Kami sumber utama nitrogen adalah suasana, di mana ia hadir sebagai gas nitrogen (N2 rumus). Akan tetapi dalam bentuk gas, nitrogen sangat inert (tidak reaktif) dan hanya jumlah kecil organisme mampu memanfaatkan itu. Proses alami
mengambil gas nitrogen dan mengubahnya menjadi senyawa yang diketahui bermanfaat
sebagai fiksasi nitrogen, dan dilaksanakan oleh bakteri pengikat nitrogen (dan lebih kadang-kadang, petir). Ini 'memperbaiki' nitrogen ke lain senyawa yang mengandung nitrogen: amonia (NH3). Amonia lebih
biologis dapat diakses dari gas nitrogen dan digunakan oleh nitrifying bakteri untuk membentuk nitrit (NO2-) dan kemudian nitrat (NO3-). Ini nitrat adalah bentuk nitrogen bahwa tanaman dapat memproses, dan dengan demikian bentuk yang memperkenalkan nitrogen ke dalam rantai makanan kita. Tetapi jika semua atmosfer nitrogen pada akhirnya pada tumbuhan atau hewan, ada akan segera menjadi kekurangan. Untungnya ada bakteri denitrifying yang melengkapi siklus dan mengubah nitrat kembali ke dalam diam dan
terjangkau N2. Siklus ini secara alami diatur oleh kecepatan bakteri yang dapat mengubah satu senyawa ke yang lain, dan dengan jumlah bakteri yang tersedia di dalam tanah. Di masa lalu, hal ini menyebabkan ke alam
batas atas nitrogen tersedia untuk digunakan dalam biosfer pada satu waktu. Namun, kemajuan teknologi telah secara dramatis meningkat batas alami ini, dan konsekuensinya telah jauh jangkauannya. Sehingga
apa yang terjadi? Penyebab nitrogen overdosis Fajar Revolusi Industri digembar-gemborkan perubahan besar yang sangat mempengaruhi keseimbangan nitrogen. Skala besar pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara dan minyak dirilis tingkat tinggi nitrogen oksida (termasuk nitrat oxide atau N2O) sebagai asap. Masalah nitrogen meningkat lebih lanjut oleh World Perang dengan perkembangan Proses Haber-Bosch, yang memungkinkan N2 inert gas yang akan dibuat menjadi amonia tanpa menggunakan lambat bakteri pengikat nitrogen. Amonia yang dihasilkan menjadi berharga sumber daya dan dapat digunakan untuk membuat pupuk murah untuk digunakan pada tanaman. Kontributor-kontributor lainnya untuk peningkatan tingkat nitrogen adalah senyawa pembakaran pohon-pohon dan tanaman untuk pertanian, dan pembuatan nilon. Namun, melihat sukses industri dan pertanian sangat penting di seluruh dunia, apakah kita benar-benar ingin berhenti secara artifisial menciptakan kita berguna sendiri senyawa nitrogen? Mengapa kita ingin kembali ke batas alam dari siklus nitrogen? Mengapa kita harus khawatir? Ada dua hal utama yang mempengaruhi senyawa nitrogen ini: yang lingkungan dan kesehatan manusia. Ketika nitrous oxide (N2O) mencapai stratosfer membantu menghancurkan lapisan ozon, sehingga lebih tinggi tingkat radiasi UV dan meningkatkan resiko kanker kulit dan katarak. Ironisnya, ketika N2O lebih dekat ke permukaan bumi dapat benar-benar membuat ozon, yang dapat menjadi asap pada diam dan cerah. Asap telah dikaitkan dengan masalah pernapasan, kerusakan paru-paru, peningkatan risiko kanker dan melemahnya sistem kekebalan tubuh. Asap di Chili
Asap atas Santiago di Chili. Hal ini dapat disebabkan oleh oksida nitrogen di atmosfer. Sebagai
baik sebagai trik dengan ozon, nitrogen oksida larut dalam atmosfer air untuk membuat hujan asam, yang batu dan logam corrodes kerja dan kerusakan bangunan. Pada tahun 1967 sebuah jembatan di atas Sungai Ohio runtuh akibat hujan asam korosi, menewaskan 46 orang. Tapi itu tidak hanya kerusakan bangunan yang dikhawatirkan; tanaman (termasuk makanan kami tanaman) dan bahkan manusia beresiko. Hubungan antara hujan asam, Penyakit Alzheimer dan kerusakan otak telah diusulkan, serta dengan banyak masalah pernapasan. Jadi, secara keseluruhan, bukan kabar baik! Namun memperpanjang masalah lebih lanjut. Yang berlebihan di bidang pupuk dan Senyawa nitrogen dalam pakan ternak mengarah ke pencucian nitrogen ke
sungai dan sungai. Ganggang, pertumbuhan yang biasanya dibatasi oleh nitrogen ketersediaan, gunakan nitrogen banjir ini tumbuh lepas kendali, menyebabkan ganggang besar mekar. Ini memakai seluruh oksigen di dalam air dan menghalangi cahaya, mencekik kehidupan air dan mencegah air tanaman dari photosynthesising. Mengkhawatirkan, tingkat nitrat danau Norwegia telah dua kali lipat dalam sepuluh tahun terakhir, dan di utara Eropa kita deposito senyawa nitrogen di lebih dari 100 kali tingkat alamiah. Prospek danau ini tampak suram. Kembali ke tanah, lebih tinggi tingkat nitrogen dalam tanah berarti bahwa beberapa tanaman yang
mampu bersaing keluar-sisanya. Ini cenderung tanaman dapat dengan cepat memanfaatkan kelebihan nitrogen untuk pertumbuhan cepat, meninggalkan lebih sedikit sumber daya dan lebih teduh bagi spesies lain. Hal ini dapat menyebabkan banyak spesies dari tumbuhan menjadi punah, dan pada gilirannya akan memiliki efek knock-on pada semua binatang, serangga dan burung yang menggunakannya. Banyak spesies-kaya
heathlands di Belanda telah diambil alih oleh spesies-miskin hutan justru karena alasan ini.
Akhirnya, nitrogen oksida berkontribusi pada pemanasan global. Meskipun konsentrasi nitrat
oksida di atmosfer sangat rendah daripada karbon dioksida, pemanasan global potensi nitro adalah lebih dari 300 kali lebih besar. Jadi, walaupun karbon dioksida yang menyebabkan perubahan iklim dan masalah terkait, senyawa nitrogen boleh dibilang lebih buruk. Mereka memiliki potensi pemanasan global yang lebih luas, dapat menyebabkan lebih banyak dibesar-besarkan masalah perubahan iklim, dan menyebabkan malapetaka dengan kesehatan dan lingkungan untuk boot! Jadi apa yang bisa kita lakukan? Obat Saat ini, 80% dari senyawa nitrogen di atmosfer berasal dari sumber-sumber manusia. Masalah ini merupakan produk dari kita yang sangat teknologi berbasis masyarakat, tapi di dalamnya terdapat solusi. Sama inovasi teknologi dapat digunakan untuk mengurangi emisi, dan katalitik konverter dapat mengkonversi nitrogen oksida menjadi gas nitrogen tidak berbahaya. Perundang-undangan dapat juga memainkan peran. Di California, peternakan besar dengan lebih dari seribu sapi perah sekarang harus berlaku untuk Dewan Sumber Daya Air untuk lisensi, mengendalikan tingkat terkonsentrasi pencucian dari binatang. Akhirnya walaupun, ada satu solusi untuk menangani dijamin masalah nitrogen ini: mengurangi jumlah nitrogen yang kita gunakan untuk bahan bakar kami kehidupan sehari-hari. Ini semua baik dan bagus, tetapi karena dengan semua solusi untuk masalah besar, itu akan sangat, sangat keras.
07 November, 2009
Bagaimana Thunderstorms Terjadi?
Bagaimana Thunderstorms Terjadi?
Pada suatu waktu, semua di seluruh dunia, ada badai petir 2.000 terjadi, memproduksi lebih dari 100 sambaran petir kedua. Itu lebih dari 8 juta kilatan petir setiap hari melepaskan kekuatan dari 2 juta ton TNT. Tapi bagaimana awan datang oleh semua energi ini, dan tidak bisa kita meletakkannya untuk digunakan baik?
Lightning Storm
Gambar 1:
Pada setiap saat terdapat lebih dari 2.000 badai petir terjadi di seluruh dunia, masing-masing memproduksi lebih dari 100 sambaran petir kedua. Thats lebih dari 8 juta kilatan petir setiap hari.
Para ilmuwan mulai curiga bahwa petir harus menjadi bentuk listrik pada awal tahun 1700-an karena terlihat mirip dengan bunga api Anda bisa menghasilkan dengan menggosokkan bahan tertentu bersama-sama. Ilmuwan Skotlandia Robert Symmer telah ini ke seni yang baik dan memperoleh gelar yang meragukan "filsuf yang bertelanjang kaki" karena dia selalu melepas kaus kaki dan menggosok sutra mereka pada hal-hal untuk menghasilkan bunga api.
Tapi itu yang berani eksperimen oleh Benjamin Franklin dalam tahun 1752, dan satu yang beruntung untuk bertahan hidup, yang terbukti sekali dan untuk semua. Franklin menerbangkan layang-layang ke awan petir dan dihadiahi dengan bunga api arus mengalir dari bagian bawah tali layang-layang.
Bagaimana kilat dihasilkan?
Franklin's percobaan berhasil karena petir adalah multi-juta volt Sidat listrik antara satu awan dan lainnya, atau antara awan dan bumi. Itu dihasilkan ketika gesekan antara air kecil dan partikel es di awan, yang disebut "hydrometeors", menghasilkan listrik statis. Untuk alasan bahwa para ilmuwan tidak sepenuhnya memahami, partikel yang lebih kecil mengambil muatan positif, dan partikel yang lebih besar mengambil muatan negatif.
Saat berdesak-desakan tentang hydrometeors ini, mendorong Gerakan udara vertikal ini lebih kecil-partikel bermuatan positif ke bagian atas awan, meninggalkan muatan negatif terkonsentrasi pada bagian bawah. Ada kemungkinan bahwa angin matahari, satu juta mil per jam pusaran kosmik mengalir keluar dari radiasi matahari, dapat membantu dalam proses penyortiran ini.
Lama akumulasi awan besar beda potensial diukur dalam jutaan volt. Potensial listrik ini menciptakan medan listrik yang kuat, agak seperti garis-garis kontur pada peta, yang membentang dari dasar awan ke tanah (bumi). Akibatnya tanah menjadi bermuatan positif karena elektron ditolak pergi oleh muatan negatif di awan. Tinggi dan benda-benda tajam, seperti bangunan, pohon, kilat konduktor, dan bahkan bermain golf payung, cacad garis-garis kontur lapangan dan mendorong mereka berdekatan, berkonsentrasi medan listrik di sekitar bagian atas objek dan membuatnya menjadi target serangan. Hal ini terjadi ketika lapangan menjadi cukup kuat untuk mengatasi sifat menghina udara, dan kotoran awan ke bumi, menghasilkan petir.
Kilat Menekan Menara Eiffel
Gambar 2:
Setiap kilat adalah sekitar 3 mil panjang tetapi hanya sekitar satu sentimeter lebar. Maka akan dibuang sekitar 1-10 billion joule energi dan menghasilkan arus sekitar 30.000 - 50.000 ampli, yang memanaskan udara di sekitarnya lebih dari 20.000 derajat Celsius, tiga kali lebih panas daripada permukaan matahari (6.000 derajat Celsius).
Jadi berapa banyak energi yang berkeliaran di atas sana?
Setiap kilat adalah sekitar 3 mil panjang tetapi hanya sekitar satu sentimeter lebar. Maka akan dibuang sekitar 1-10 billion joule energi dan menghasilkan arus sekitar 30.000 - 50.000 ampli, yang memanaskan udara di sekitarnya lebih dari 20.000 derajat Celsius, tiga kali lebih panas daripada permukaan matahari (6.000 derajat Celsius). Bahkan satu petir membebaskan energi sebanyak meledakkan satu ton TNT. Dan meskipun mungkin terlihat seperti satu kilat, sebenarnya pemogokan terdiri dari antara tiga dan dua belas individu petir 'stroke', masing-masing berlangsung hanya beberapa ribu detik. Inilah yang membuat petir tampak berkedip.
Dan bagaimana dengan guntur?
Panas yang intens lucutan superheats kilat udara sekitarnya menyebabkan itu untuk memperluas eksplosif. Ini menciptakan kompresi atau 'kaget' gelombang - guntur - yang menyebar melalui udara di segala penjuru, perjalanan sekitar seperlima dari satu mil per detik.
Lampu kilat dan geledek diproduksi secara bersamaan - sebagai orang cukup beruntung pernah menjadi sangat dekat dengan petir dapat memberitahu Anda - tapi cahaya dari lampu kilat bergerak jauh lebih cepat (186.000 mil per detik) dibandingkan suara (0.2 mil per sekitar kedua). Oleh karena itu cahaya mencapai Anda pertama kali, kemudian beberapa saat kemudian (tergantung pada seberapa jauh badai adalah), gulungan guntur masuk
Jadi, dengan semua energi yang mengetuk di atas sana, tentu saja kita bisa mengumpulkan cukup kilat untuk kekuasaan sebuah kota?
Sayangnya tidak - matematika sederhana menunjukkan bahwa ini hanyalah tidak layak:
100 joule energi membuat sebuah bola lampu 100 watt menyala selama 1 detik. Jadi 1 miliar joule energi (jumlah dalam petir yang sederhana) akan menjaga satu sama bohlam menyala hanya dalam 120 hari.
Bisakah Anda kekuatan sebuah kota di listrik di sebuah Lightning Bolt ...?
Rumah tangga rata-rata menggunakan sekitar 500-1000 kilowatt jam (kWh) per bulan. 1 kilowatt jam adalah 1000 Joules per detik dikalikan dengan 3600 detik (jumlah detik dalam satu jam); yaitu 3,600000 Joules.
Jadi, rata-rata rumah tangga mengkonsumsi sekitar 500 x 3,600000 = 1,8 miliar joule energi per bulan. Jadi, jika Anda bisa mengumpulkan semua energi yang terdapat dalam satu petir itu akan berjalan hanya satu rumah selama satu bulan. Ini kedengarannya seperti kabar baik, tetapi tidak semua energi kilat tersedia sebagai listrik - bahkan mungkin kurang dari 1% dari energi (10 juta joule atau lebih) dapat dimanfaatkan sebagai listrik karena jumlah besar telah sia-sia pemanas atas udara.
Maka Anda harus mempertimbangkan 'frekuensi pemogokan' untuk setiap daerah tertentu, biaya yang terlibat dalam membangun menara tinggi untuk bekerja sebagai kolektor kilat, dan kemudian mengatasi masalah bagaimana membangun kapasitor yang cukup besar untuk menyimpan semua biaya yang Anda kumpulkan. Dan siapa yang ingin tinggal dekat sebuah kilat kolektor? Itu akan menjadi salah satu lingkungan bising!
Dan mengenai klaim bahwa petir tidak pernah menyerang dua kali, beberapa tahun lalu New York Empire State bangunan itu memukul 15 kali dalam beberapa menit, sehingga Anda bisa menarik kesimpulan sendiri mengenai keabsahan pernyataan itu.
Pada suatu waktu, semua di seluruh dunia, ada badai petir 2.000 terjadi, memproduksi lebih dari 100 sambaran petir kedua. Itu lebih dari 8 juta kilatan petir setiap hari melepaskan kekuatan dari 2 juta ton TNT. Tapi bagaimana awan datang oleh semua energi ini, dan tidak bisa kita meletakkannya untuk digunakan baik?
Lightning Storm
Gambar 1:
Pada setiap saat terdapat lebih dari 2.000 badai petir terjadi di seluruh dunia, masing-masing memproduksi lebih dari 100 sambaran petir kedua. Thats lebih dari 8 juta kilatan petir setiap hari. Para ilmuwan mulai curiga bahwa petir harus menjadi bentuk listrik pada awal tahun 1700-an karena terlihat mirip dengan bunga api Anda bisa menghasilkan dengan menggosokkan bahan tertentu bersama-sama. Ilmuwan Skotlandia Robert Symmer telah ini ke seni yang baik dan memperoleh gelar yang meragukan "filsuf yang bertelanjang kaki" karena dia selalu melepas kaus kaki dan menggosok sutra mereka pada hal-hal untuk menghasilkan bunga api.
Tapi itu yang berani eksperimen oleh Benjamin Franklin dalam tahun 1752, dan satu yang beruntung untuk bertahan hidup, yang terbukti sekali dan untuk semua. Franklin menerbangkan layang-layang ke awan petir dan dihadiahi dengan bunga api arus mengalir dari bagian bawah tali layang-layang.
Bagaimana kilat dihasilkan?
Franklin's percobaan berhasil karena petir adalah multi-juta volt Sidat listrik antara satu awan dan lainnya, atau antara awan dan bumi. Itu dihasilkan ketika gesekan antara air kecil dan partikel es di awan, yang disebut "hydrometeors", menghasilkan listrik statis. Untuk alasan bahwa para ilmuwan tidak sepenuhnya memahami, partikel yang lebih kecil mengambil muatan positif, dan partikel yang lebih besar mengambil muatan negatif.
Saat berdesak-desakan tentang hydrometeors ini, mendorong Gerakan udara vertikal ini lebih kecil-partikel bermuatan positif ke bagian atas awan, meninggalkan muatan negatif terkonsentrasi pada bagian bawah. Ada kemungkinan bahwa angin matahari, satu juta mil per jam pusaran kosmik mengalir keluar dari radiasi matahari, dapat membantu dalam proses penyortiran ini.
Lama akumulasi awan besar beda potensial diukur dalam jutaan volt. Potensial listrik ini menciptakan medan listrik yang kuat, agak seperti garis-garis kontur pada peta, yang membentang dari dasar awan ke tanah (bumi). Akibatnya tanah menjadi bermuatan positif karena elektron ditolak pergi oleh muatan negatif di awan. Tinggi dan benda-benda tajam, seperti bangunan, pohon, kilat konduktor, dan bahkan bermain golf payung, cacad garis-garis kontur lapangan dan mendorong mereka berdekatan, berkonsentrasi medan listrik di sekitar bagian atas objek dan membuatnya menjadi target serangan. Hal ini terjadi ketika lapangan menjadi cukup kuat untuk mengatasi sifat menghina udara, dan kotoran awan ke bumi, menghasilkan petir.
Kilat Menekan Menara Eiffel
Gambar 2:
Jadi berapa banyak energi yang berkeliaran di atas sana?
Setiap kilat adalah sekitar 3 mil panjang tetapi hanya sekitar satu sentimeter lebar. Maka akan dibuang sekitar 1-10 billion joule energi dan menghasilkan arus sekitar 30.000 - 50.000 ampli, yang memanaskan udara di sekitarnya lebih dari 20.000 derajat Celsius, tiga kali lebih panas daripada permukaan matahari (6.000 derajat Celsius). Bahkan satu petir membebaskan energi sebanyak meledakkan satu ton TNT. Dan meskipun mungkin terlihat seperti satu kilat, sebenarnya pemogokan terdiri dari antara tiga dan dua belas individu petir 'stroke', masing-masing berlangsung hanya beberapa ribu detik. Inilah yang membuat petir tampak berkedip.
Dan bagaimana dengan guntur?
Panas yang intens lucutan superheats kilat udara sekitarnya menyebabkan itu untuk memperluas eksplosif. Ini menciptakan kompresi atau 'kaget' gelombang - guntur - yang menyebar melalui udara di segala penjuru, perjalanan sekitar seperlima dari satu mil per detik.
Lampu kilat dan geledek diproduksi secara bersamaan - sebagai orang cukup beruntung pernah menjadi sangat dekat dengan petir dapat memberitahu Anda - tapi cahaya dari lampu kilat bergerak jauh lebih cepat (186.000 mil per detik) dibandingkan suara (0.2 mil per sekitar kedua). Oleh karena itu cahaya mencapai Anda pertama kali, kemudian beberapa saat kemudian (tergantung pada seberapa jauh badai adalah), gulungan guntur masuk
Jadi, dengan semua energi yang mengetuk di atas sana, tentu saja kita bisa mengumpulkan cukup kilat untuk kekuasaan sebuah kota?
Sayangnya tidak - matematika sederhana menunjukkan bahwa ini hanyalah tidak layak:
100 joule energi membuat sebuah bola lampu 100 watt menyala selama 1 detik. Jadi 1 miliar joule energi (jumlah dalam petir yang sederhana) akan menjaga satu sama bohlam menyala hanya dalam 120 hari.
Bisakah Anda kekuatan sebuah kota di listrik di sebuah Lightning Bolt ...?
Rumah tangga rata-rata menggunakan sekitar 500-1000 kilowatt jam (kWh) per bulan. 1 kilowatt jam adalah 1000 Joules per detik dikalikan dengan 3600 detik (jumlah detik dalam satu jam); yaitu 3,600000 Joules.
Jadi, rata-rata rumah tangga mengkonsumsi sekitar 500 x 3,600000 = 1,8 miliar joule energi per bulan. Jadi, jika Anda bisa mengumpulkan semua energi yang terdapat dalam satu petir itu akan berjalan hanya satu rumah selama satu bulan. Ini kedengarannya seperti kabar baik, tetapi tidak semua energi kilat tersedia sebagai listrik - bahkan mungkin kurang dari 1% dari energi (10 juta joule atau lebih) dapat dimanfaatkan sebagai listrik karena jumlah besar telah sia-sia pemanas atas udara.
Maka Anda harus mempertimbangkan 'frekuensi pemogokan' untuk setiap daerah tertentu, biaya yang terlibat dalam membangun menara tinggi untuk bekerja sebagai kolektor kilat, dan kemudian mengatasi masalah bagaimana membangun kapasitor yang cukup besar untuk menyimpan semua biaya yang Anda kumpulkan. Dan siapa yang ingin tinggal dekat sebuah kilat kolektor? Itu akan menjadi salah satu lingkungan bising!
Dan mengenai klaim bahwa petir tidak pernah menyerang dua kali, beberapa tahun lalu New York Empire State bangunan itu memukul 15 kali dalam beberapa menit, sehingga Anda bisa menarik kesimpulan sendiri mengenai keabsahan pernyataan itu.
Langganan:
Postingan (Atom)