臭氧层比空气密度高,为什么在空气上边

臭氧层比空气密度高,为什么在空气上边
臭氧层比空气密度高,为什么在空气上边

臭氧层比空气密度高,为什么在空气上边
在相同压力下,臭氧的密度是比空气大.但在大气高层,大气压力远低于一个大气压,在此压力下,臭氧的密度反不及正常大气压下空气的密度,故不下沉.气体的密度与压力成正比.

在数亿年以前，地球上的大气中没有臭氧层，地球的表面受到来自太阳的紫外线强烈照射，地面上没有生物存在，仅有少数生物生存在水中，因为水能吸收紫外线，水中绿色植物不断地吸收大气中的二氧化碳，释放出氧气，扩散到空气中，而其中一部分的氧气在大气层的上层，受到紫外线的作用，依右上表里所示的反应式，氧气变成了臭氧而产生了臭氧层。
臭氧层对地球上的生命相当重要，因它能滤除紫外线，地球上生物才能登上陆地，...

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在数亿年以前，地球上的大气中没有臭氧层，地球的表面受到来自太阳的紫外线强烈照射，地面上没有生物存在，仅有少数生物生存在水中，因为水能吸收紫外线，水中绿色植物不断地吸收大气中的二氧化碳，释放出氧气，扩散到空气中，而其中一部分的氧气在大气层的上层，受到紫外线的作用，依右上表里所示的反应式，氧气变成了臭氧而产生了臭氧层。
臭氧层对地球上的生命相当重要，因它能滤除紫外线，地球上生物才能登上陆地，展开另一种灿烂多姿的地表生活。
臭氧层并不是下层的臭氧上升而形成的，而是上层大气受到强烈紫外线照射的结果，臭氧不断的形成，同时也不断地分解，形成的一种平衡，也就形成了高空的臭氧层。
这个臭氧层对保护地球表面的生命至关重要，由于人类的活动，排放的能够破坏臭氧层的物质过多，对这种平衡产生了破坏作用。所以现在对破坏臭氧层的物质限制和禁止使用，是一件重要的大事

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不规则可溶性物体的密度测定
同济大学 贺瑞丽(土木工程九班023966)

一般地，要测定一个物体的密度，都是通过测量物体的质量和体积，然后直接利用密度公式：密度＝质量／体积，即ρ＝m／v来计算的。
对于任何物体，它的质量一般都可以通过物理天平或其它更精密的仪器如电光分析天平来测量。因此，对物体的密度测量这个问题一般最终都可归结为对物体体积的测定。
而...

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不规则可溶性物体的密度测定
同济大学 贺瑞丽(土木工程九班023966)

一般地，要测定一个物体的密度，都是通过测量物体的质量和体积，然后直接利用密度公式：密度＝质量／体积，即ρ＝m／v来计算的。
对于任何物体，它的质量一般都可以通过物理天平或其它更精密的仪器如电光分析天平来测量。因此，对物体的密度测量这个问题一般最终都可归结为对物体体积的测定。
而对于物体的体积，没有一种通用的方法来测定，方法主要还要取决于所测物质的性质。（如下表）：

性质
测定方法

规则
用量具直接进行测量

不规则
不溶
应用阿基米德原理通过排水或其它液体来测定

易溶
它的不规则性不能进行直接的测量，它的易溶性又不能直接利用阿基米德原理用排液体来测定


这样，难点就成为对可溶性不规则物体进行体积测量。
也许我们会想到在对易溶性物质进行体积测量时，可以在其外表加一层不溶性物质来隔绝它和液体的直接接触，然后同样利用阿基米德原理来测量，但是这样一来，会造成很大的误差。
下面可设计利用空气的密度来测可溶性不规则物体密度的一种方法：

实验一：空气密度的测定
1. 实验目的：
用称衡法测定空气密度
2. 实验原理：
要测空气密度ρ，可测量一定量空气的质量m及其体积v，由公式：
ρ＝m／v （1）
比重瓶

求出。为此我们用一只比重瓶（如右图所示），先将比重瓶抽真空（瓶内压强低于1mmHg），称得质量为m 。再将待测空气放入，称得质量为m 。二者之差即m＝m －m 就是瓶中空气质量，如果瓶中充满水时称得质量为m ，则瓶的体积v＝(m －m )／ρ （ρ 为水的密度，由附表1可查得），代入（1）式得：
ρ＝ρ ( m －m )／(m －m ) (2)
3.实验仪器：
比重瓶、真空系统（包括机械真空泵、测量真空度用的复合真空计和火花探测器）、电光分析天平（本实验所用天平为TG328A型）、烘箱、干湿泡温度计、气压计以及真空油脂、乙醚、棉花等。
真空系统如下图所示：接通电源，马达便带动机械泵工作，真空系统中的极大部分空气便逐步由机械泵抽出。一般的机械泵可达10 ～10 mmHg的低真空，其真空度可直接通过热偶真空规管由复合真空计（两者用电缆相边）测量得到。
4.实验步骤：
1、 用物理天平粗测比重瓶的质量。
2、 关闭真空系统上真空活塞,接通电源,让机械泵工作。
3、 在已粗测质量的比重瓶的真空活塞上涂上少量真空油脂（真空油脂不要涂得太多，以免活塞外沾上油脂后，在操作中被揩掉，影响称衡的准确性，因为空气的密度，每立方厘米只有1毫克多一些），旋紧密闭以防漏气，并接到真空系统去抽真空。当瓶内压强低于1mmHg 时，把活塞关闭，取下比重瓶置于分析天平上称衡，测得m 。
4、 m 称衡后，缓慢打开比重瓶活塞，使所测空气渐渐流入瓶内，等待片刻后才能称衡（空气流入时瓶内空气须经过一定时间才能使其温度和压强都有与外界相同）。在操作中注意手只能执在比重瓶的颈部，以免使瓶本身发热。待瓶内空气和外界充分平衡后，用分析天平称衡，测得质量m ，与此同时读出大气压强p、室内气温T和相对湿度t。
5、 将去离子水注入比重瓶内(注意瓶内不要存有气泡)，水超过活塞后关闭活塞，并用滤纸将管中和瓶外多余的水吸干，置于物理天平上称得质量m 。
6、 根据实验所得数据，计算出最终结果，并进行验证。
因为空气密度在很大程度上与空气所处的条件有关，所以在实验时必须测量在当时实验条件下的大气压强、空气温度和空气湿度。为了验证我们实验所得的空气密度的准确性，我们可以把实验时所测得的空气密度换算为干燥空气在标准状况下（0 ,760.0mmHg）的密度,并与0.001293克／ 进行比较。换算时可以采用如下公式：
（3）
（推导过程见附录1）
式中： ——干燥空气在标准状况下的密度；
——在实验条件下由（2）式得到的空气密度；
——760.00mmHg；
P——实验时由气压计测得大气压强（必须进行修正）；（修正过程见附录2）
α——空气的压强系数0.003674；
t——空气的温度；
——空气中含水蒸汽的分压强， =相对湿度×饱和水蒸汽压 （从附表2、3中查出）。
附录1：将任意条件下的空气密度换算为干燥空气在0 ,760.0mmHg下的密度：
因为空气中所含的水蒸汽密度很小，可以像对空气本身一样，也用理想气体状态方程来处理，且能够达到足够准确程度。理想气体的压强P，密度 ，温度T（用K表示）以及克分子质量 之间有如下的关系：
= *P/RT （1）
式中R为普通气体常数，对混合气体来说，P就是其中所考察的一种气体的分压强。设 和 分别表示空气和空气中所含水蒸汽的分压强， 和 为它们各自的密度。空气的(平均)摩尔质量 =28.8g／mol，水蒸汽的摩尔质量为 =18 g／mol，则有：

由（1）式锝
=
因此，混合气体——即前面实验条件下所测的密度为：

因此得：
（2）
设 为标准状态下的空气体积， 为它在温度t时的体积，则有理想气体状态方程：
= （1+αt）
式中α=0.003674 为空气的压强系数。如果m为标准状况下空气的质量， 为其密度，因而：
(4)
将（4）代入（3）得
即

将其中的 用（3）式代替，且由P= + 有 =P- ，可得：

根据公式
于是
附录2：用气压计测大气压强的过程及对所测的大气压强进行修正过程：
Ⅰ、测压强：
我们使用玻璃管装在保护套中的利用托里折利原理制成的水银气压计来测定大气压强：
Ⅱ、气压修正：
（一）温度修正：将气压计t 时之读数值H修正到相当于0 时的气压值
温度修正值：
式中： 为水银的体膨胀系数，它使读数增大； 为黄铜标尺的线膨胀系数，它使读数减小。
考虑温度修正后得到的大气压强为：
（二）地域修正：由于不同地区纬度不同，海拨不同或其它因素造成的重力加速度g的数值不同，会使同样高的水银柱具有不同的压强。因此在测量时，也必须要修正，即P只要乘上一个因子g/g0，g是当地的重力加速度（上海地区g=979.4cm/ e2）g0是标准重力加速度，其数值为980.665cm/e2。
（附：在国际单位制中，压强单位为帕斯卡，两者之间的换算关系为1mmHg=133.332Pa）。附表1：水在0与300C之间的密度ρ ：
附表2：水在-10与+30 之间的蒸汽压 ：
附表3：相对湿度表：

应用1：密度小的可溶性不规则物体的密度测定

1.实验目的：
利用空气密度来测定密度较小的可溶性不规则物体的密度：
2.实验原理：
要测定密度较小的可溶性不规则物体的密度ρ，可测量这个物体的质量m及其体积v，由公式：
ρ＝m／v 求出：
为此我们可以用一只较轻的三角瓶，先测出它的质量m （包括进入瓶内的那部分空气的质量）；再将待测物放入，测得它们的质量为m ，则放入待测物时排出的气体质量为 ，质量为 的空气所占体积即为放入物体的体积，用公式 求得物体体积，将此代入（1）式便得

3.实验仪器：
三角瓶、电光分析天平、物理天平

4.实验过程：
1、用物理天平分别粗称三角瓶、待测物的质量；
2、将已经粗测过质量的三角瓶、待测物分别置于分析天平上称衡，测得m 、m；
3、取下，将待测物投入到三角瓶中去，再置于分析天平上称衡，测得m ；
4、利用测量的数值来进行计算。

5.实验数据记录：
m (g)
40.1499
40.1501
40.1499

m(g)
4.3916
7.3716
12.3298

m (g)
44.5243
47.5186
52.42816

(m + m)- m (mg)
17.2
31
51.54


6.实验数据分析：
它们所排出的气体的质量和自身质量基本能成正比例，由此可知其方法的可行性。
17.2/4.3916=3.917;
31/7.3716=4.205;
51.54/12.3298=4.180.

7.得失分析：
在此实验中，我测量的是棉花糖的密度。在测的过程中，用的是较小的三角瓶。棉花糖是一种较容易发生变性的物质，就要求实验要快速而准确地进行。除此之外，由于三角瓶的大小限制，不能对较多的糖进行测量，因为如果加入太多的糖，相互挤压，就会带来很大的误差。而且由于仪器的问题，也带来较大的误差。如果对此实验量身定做一套实验仪器，我想测出物体的密度用这个方法还是可行的。
这只是对密度较大的物质在测密度时实用的一种方法，对密度较大的物质，我们就不能采用这个方法去测定。但只要我们变通一下，还是可以用相同的原理去解决这样的问题。

应用2：密度大的可溶性不规则物体的密度测定

1.实验目的：
利用空气密度来测定密度较大的可溶性不规则物体的密度：
2.实验原理：
要测密度较大的可溶性不规则物体的密度ρ，同样可测量这个物体的质量m及其体积v，由公式：ρ＝m／v 求出。为此我们可以用一只较轻的比重瓶，先在真空系统中抽成真空，并测出它的质量m ，再将待测物放入比重瓶中，测出它们整个的质量m （包括进入的空气质量），则充斥在比重瓶中的空气质量n= m -(m+ m )，再由空气的密度得出空气所占的体积，实验室给出了比重瓶的体积。相差的数值即为待测物体所占的体积v。将此代入（1）式，便可得到待测物的密度。
3.实验仪器：
比重瓶、电光分析天平、物理天平
4.实验步骤：
1、用物理天平分别粗称比重瓶、待测物的质量；
2、将已经粗测过质量的比重瓶放在真空系统中抽成真空，再将抽成真空的比重瓶、待测物分别置于分析天平上称衡，测得m 、m；
3、取下，打开比重瓶让空气进入，再将待测物投入到比重瓶中去，再置于分析天平上称衡，测得m ；
4、用测量的数值来进行计算。
m =85.3408g;
m=7.1167;
m =92.5105;
m（空气和瓶）＝85.5608;
m（空气和瓶）- m =0.22;
m -( m + m)= 0.053<0.22.
5.得失分析：
由于在此实验过程中，用的仪器是一个比重瓶，实验材料是盐，而在抽真空过程中，比重瓶上要擦上真空油脂，这样一来，盐很难装进，给实验带来很大的困难。既使现在这样证明了它的可行性，但整个过程中还存在很大的误差。如果不改进实验装置，用这种方法准确测出物质的密度几乎是不可能的。

我的心得
从此次实验的设计以及动手做的过程中，我学到了不少的东西。这不仅是知识本身方面的，更是对知识的态度以及方法方面的领悟。
现在返过来看这个问题实在是简单，有时候甚至会问自己：“这个方法到底值不值得写？”但在当初我想的过程中，并不如此简单。还是用了很长的一段时间来想的，甚至曾经一度认为这是一个不可克服的问题。
乍听到这个题目的时候，觉得很容易的。但是真正当我开始着手准备的时候，就觉得无能为力了，不知道如何下手。因为那时候我一直按照传统的观点，想着寻找到一种液体使得这些物质在不溶的情况下用阿基米德原理测出。这条路行不通的时候，就在想着在溶解状态下测定，但想来想去，还是不可行。因为如果那样的话，等于说是在分子水平测量，这本身就是对物质组成结构的一种破坏。这样，最终就否定了用液体来测物质密度这一方法。
一次偶然的机会，让我想到了利用气体。这是我这一实验的第一个突破点。但刚开始的时候我也只是很直接地想把它直接套用在阿基米德原理上，想着如何测出排出的气体的体积从而利用，而想不到用测空气的质量来反过来测体积的办法。在这一死角又转了很长的一段时间，最后实在想不出怎么办的情况下，才最终想出了现在的这一种利用测质量来求出体积的办法（这是此实验的第二突破点）。
这两个方面的突破，让我明白了多思考、从不同角度想问题的好处。也让我体会到打破常规想法的困难。更让我认识到了现在一些高科技的来之不易。使我更看重现在所学的每一个前人的成果。学会了尊重他们，认识到它们的价值。在我们的学习过程中，遇到好多前人证明的或是想出的方法，我们老是在埋怨我们生不逢时：“我们不是生在那个年代，这么简单的一个问题，谁想不出。要是我在那个年代，这个定理还说不准按谁的名字命名的呢。”说实话，我也曾经这样想过。但是通过这次的实验，我这辈子都不会再这么想了，他们太了不起了！
想到了还不算成功，在做实验的过程中，问题又不断出现，才意识自己想的实在是太粗糙了，经过大量的改进，最终才算做出。也许这就是科学必须严谨的道理吧。
总之，在这次考试过程中，学会了很多。更让我深刻地明白了治学必须认真、一丝不苟。

收起

因为臭氧是靠宇宙射线生成的。只有在高空才能生成。