UNIVERZITET U NIŠU

FAKULTET ZAŠTITE NA RADU U NIŠU

Predmet: HEMIJSKI PARAMETRI RADNE I ŽIVOTNE SREDINE

SEMINARSKI RAD

KRETANJE VAZDUHA

Mentor: Studenti:

Niš, 2015.

SADRŽAJ

UVOD……………………………………………………………………………………………1

1. VETAR I KINEMATIKA VAZDUŠNIH STRUJANJA…………………………………..…21.1. Vetar u blizini površine zemljišta…………..………………………………………..21.2. Uticaj prepreka na vetar………………………………………………………...…….3

2. KRETANJE VAZDUHA……………………………………………………………………….4

3. KRUŽENJE MATERIJE………………………………………………………….……………63.1. Voda…………………………………………………………………………………..63.2. Ugljenik……………………………………………………………………………….73.3. Azot………………………………………………………………………………...…73.4. Fosfor…………………………………………………………………………………83.5. Sumpor……………………………………………………………………………..…9

4. METEOROLOGIJA………………………………………………………………...………….94.1. Temperatura vazduha…………………………………………………………………94.2. Atmosferski pritisak i gustina vazduha…………………………………………...…104.3. Ciklon i anticiklon………………………………………………………………..….114.4. Vlaznost vazduha………………………………………………………………...….11

ZAKLJUCAK………………………………………………………………………………...….12

LITERATURA………………………………………………………………………………..…13

UVOD

Sva vazdusna kretanja u atmosferi nastaju usled temperaturnih razlika izmedju susednih

vazdusnih masa. Pritome vazduh struji od mesta viseg ma mestu nizeg vazdusnogpritiska. To

hotizontalno strujanje moze biti horizontalno,vertikalno(ulazno i silazno) i vrtlozno.Horizontalno

kretanje vazduha naziva se vetar. Imaodredjeni pravac, brzinu i jacinu. Pravac vetra oznacava

seprema strani sveta s koje vazduh struji i predstavlja se grafickina ruzi vetrova. On najcesce ima

8 ili 16 pravaca, a kruzic unjenom centru upisuje se trajanje tisina, tj. osmatranje bezvetra,

pravac vetra odredjuje se pomocu Vildovog vetrokaza,koji se postavlja na visinu 6-12 m iznad

povrsine zemlje. Brzinavetrapretstavlja put koji cestice vazduha predju u jednojsekundi. Meri se

anemometrom i izrazava u m/s. brzina vetrazavisi od mnogo faktora. Medju njima su

najznacajniji reljef,biljni ipokrivach i razni objekti i razni objekti na zemljistu. Brda iplanine su

prepreke vetru, za razliku od recnih dolina iprostranih ravnica koje pogoduju njegovom razvoju.

Sume uvelikoj meri slabe vetar i zato se sumski pojasevi podizu kaozastita pojedinih delova

naselja, komunikacija, plaza i slicno od jakih udara vetra. Viskoke zgrade u velikim gradovima

ne samoda menjaju pravac vetra nego zbog povecanog trenja vazduha ovrlo rasclanjen reljef

gradjevina menjaju i njegovu brzinu. Gradsmanjuje godisnju brzinu vetra cak 25%-30% ali

povecavanjegovu mahovistost. Zato je ucestalost tisina ovde uproseku15% veca nego u okolini.

Stalni vetrovi ucestvuju u opstoj cirkulaciji atmosphere.Nazivaju se jos i planetarni jer

neprekidno duvaju prekoZemljine povrsine. U njih spadaju: pasati, antipasati, zapadnivetrovi i

istochni ili polarni vetrovi.

1. VETAR I KINEMATIKA VAZDUŠNIH STRUJANJA

Posmatranja pokazuju da se vazduh od najnižih pa do najviših slojeva atmosfere nalazi u

neprestanom kretanju. To kretanje se odvija pod dejstvom razlika u pritiscima nastalih između

pojedinih oblasti. U ovoj glavi pažnju ćemo posvetiti vetru tj. jednom obliku vazdušnih strujanja,

kao i kinematici vazdušnih strujanja. Podrobnije ćemo da se upoznamo sa silama koje deluju u

atmosferi kao i vazdušnim strujanjima na visini i u prizemnom sloju atmosfere. Na samom kraju

pažnju ćemo zadržati na mehanizmu turbulencije i njenoj zastupljenosti u atmosferi.

1.1. Vetar u blizini površine zemljišta

Vetar je kretanje vazduha u odnosu na površinu zemljišta, proisteklo zbog nejednakosti

atmosferskih pritisaka u raznim tačkama atmosfere. Međutim, kako se pritisak menja i u

vertikalnom i u horizontalnom pravcu, onda se vazduh obično kreće pod nekim uglom u odnosu

na površinu zemljišta. Pošto je taj ugao dosta mali onda se u obzir uzima samo njegova

horizontalna komponenta tako da se pod vetrom smatra njegovo horizontalno kretanje u odnosu

na površinu zemljišta. Ovakva definicija je u važnosti sve dok je vertikalna komponenta kretanja

vazduha mala tj. dok se ne pojavi neka orografska prepreka ili, pak, dok ne dođe do jake

konvekcije.

Slika 2: Vetrogeneratori

Vetar je kao meteorološki elemenat određen sa pravcem i brzinom ili jačinom. Pravac

vetra je pravac odakle vetar duva. Određuje se ili stranom sveta ili, pak, ugaonim stepenima

pravca odakle vetar duva. Brzina vetra je pređeni put vetra u jedinici vremena. Izračava se u

metrima u sekundi (m s-1). Kada je brzina vetra manja od 0,3 m s-1 smatra se da vetra nema i kaže

se da je onda tišina što se pri osmatranju zapisuje sa C (početno slovo od francuske reči calme).

Za vizuelnu procenu brzine vetra koristi se Beafurtova skala koja ima gradaciju od 1 do 12

stepeni. Za praktične potrebe u meteorologiji za vezu izme|u brzine v (m s-1) i jačine vetra B

(Bofor) koristi se empirijska formula koja ima oblik:

Vetrovi mogu da, duvaju}i na razli~itim ptostranstvima, i obuhvataju}i tanji ili, pak,

deblji sloj atmosfere, obrazuju vazdu{na strujanja. Pod njima se podrazumeva sistem vetrova

koga karakteri{e stabilnost u vremenu. Raspodela vazdu{nih strujanja iznad povr{ine zemlji{ta

ili polje vetra mo`e da se opi{e vektorima brzine vetra koji u njegovim razli~itim ta~kama

pokazuju pravac i brzinu vetra. Upravo se iz tih ta~aka sastoje strujne linije u ~ijim se ta~kama

tangenta poklapa sa pravcem brzine vetra u izabranoj ta~ki u izbranom trenutku.

1.2. Uticaj prepreka na vetar

Neravnine na površine zemljišta i predmeti na njoj mogu da prouzrokuju poremećaje u

vazdušnom strujanju. Pri nailasku na: građevinske objekte, pojedinačno drveće, šumu, brda,

planine i druge prepreke, vazdušna struja će ili da se prebaci preko prepreke ili će, pak da je

optekne bočno. Tom prilikom će doći do osetne promene pravca u strujanju vetra; u blizini

prepreke doći će do pojave vrtloženja i pojačanja turbulencije. Izmena režima vazdušnog

strujanja u uslovima njenog nailaska na prepreku zavisiće od: razmera, oblika i pravca pružanja

prepreke, brzine vetra kao i stanja atmosfere.

2. KRETANJE VAZDUHA

Kada se pominje kretanje vazduha, prvo se pomisli na vetar kao očiglednu manifestaciju

kretanja vazduha. Međutim, kretanje vazduha u atmosferi je ponekad daleko komplikovanije od

onoga što se neposredno primećuje. Postoje različite prostorne i vremenske razmere kretanja

koje su ponekad isuviše male da bi se primećivale, a ponekad isuviše velike da bi običan čovek

toga bio svestan.

Slika 1: Kretanje vazduha (uragan)

Najmanja kretanja vazduha su reda veličine oko jedan metar i do nekoliko sekundi trajanja. Ova

kretanja mikro razmera se mogu videti kao vihori prašine koje uskovitla vetar, ili uzdignut suvi

sneg za vreme mećave. Takođe, u ove razmere spadaju i udari vetra, jer se dešavaju u nekih

desetak sekundi. Dimenzije ovih kretanja dosta zavise od brzine vetra koji ih prouzrokuje, oblika

terena u njihovoj neposrednoj okolini, ali i drugih objekata koji mogu i da se kreću raznim

brzinama. Svako je iskusio prolazak automobila ili nekog težeg vozila u neposrednoj blizini i zna

kako vetar ‘cima’.

Sledeća kretanja vazduha po veličini su turbulentna kretanja, kako u vidu termala, tako i u vidu

‘vezivanja vetra u čvor’ na visinama avionskih letova. Ova kretanja malih razmera su veličine

par stotina metara, a trajanja do nekoliko minuta. U njih spadaju i uzlazna i silazna kretanja

vazduha u planetarnom graničnom sloju, kao i stvaranje malih belih oblačića lepog vremena –

kumulusa.

Kad su uslovi za stvaranje takvih oblaka povoljni, pa narastu do velikih, pretećih oblaka koji

daju grmljavinu i pljuskove – kumulonimbusa, svedoci smo prisustva kretanja mezo razmera.

Ona su veličine po nekoliko kilometara, a trajanja i do sat vremena. Tu spadaju i pijavice i

trombe koje u izuzetnim slučajevima izviruju iz takvih oblaka, praveći pustoš. Ove razmere

kretanja se mogu opaziti i kao lokalni vetrovi kao što su vetar s mora – vetar s kopna, ili lokalni

vetrovi koji se penju ili silaze niz planine. Pri vrhovima planina, opet, možemo videti i još malo

krupnije oblike kretanja mezo razmera, a to su stvaranje planinskih talasa i orografskih oblaka

koji prividno stoje kao da su ‘usidreni’ uprkos jakom vetru.

Kretanja sinoptičkih razmera su prva koja se ne mogu videti, jer su suviše velika. To su pre

svega oblasti koje razgraničavaju dve različite vazdušne mase, a opšte su poznati pod nazivom

frontovi ili frontalne zone, i imaju dimenzije po nekoliko desetina kilometara po širini, a poneku

stotinu kilometara po dužini, a rok trajanja od dva-tri dana. Tropski cikloni su još malo veći, po

par stotina kilometara u prečniku, a životni vek im je pet do deset dana. Najzad, (vantropski)

cikloni i anticikloni imaju i po hiljadu kilometara u prečniku, a opstaju od tri-četiri pa do desetak

dana.

Najkrupniji i najdugovečniji oblici kretanja vazduha u atmosferi su kretanja planetarnih razmera.

Da, ima nešto veće i od ciklona i anticiklona. To su Rosbijevi talasi, strujnice koje imaju oblik

‘špageta’ na koje su, kao na šinama planinske pruge načičkani vagoni od ciklona. Ovi talasi se

vrlo sporo kreću; potrebno im je nekoliko dana da promene svoj položaj. Veličina jednog od ovih

ultra dugih talasa je i nekoliko hiljada kilometara, tako da oko čitave polulopte ne može stati više

od dva-tri talasa. Ovako smo ušli u sistem opšte cirkulacije atmosfere.

3. KRUŽENJE MATERIJE

Sva materija (ugljenik, azot, kisonik, voda, …) kruži u jednom ciklusu. Ona se ne stvara, ali i ne

nestaje. Zemlja je zatvoren sistem uzimajući u obzir materiju i može se reći da sva materija na

Zemlji kruži. Ekolozi izučavaju kruženje materije u ekosistemu.

Elementi ekosistema, kao što su potoci ili njihovi veći rođaci reke, su kompleksni ekosistemi koji

su sastavni deo fizičkog i hemijskog ciklusa (biogeohemijskog ciklusa) koji oblikuje našu

planetu i omogućava život na njoj.

Biogeohemijski ciklus je sastavljen od bioelemenata (hemijskih elemenata koji kruže kroz

organizam) i odigrava se tamo gde postoji interakcija između biološke i fizičke razmene

bioelemenata. U ovom ciklusu uticaji živih bića, meteorologije i geologije rezultuju kruženjem

hranljivih materija i njihovom reciklažom u ekosistemima.

3.1. Voda

Ovaj ciklus opisuje kako se voda kreće kroz okruženje i ukazuje na veze između podzemne,

površinske i atmosferske vode. Kao što je prikazano na slici voda isparava u atmosferu sa

površine kopna, jezera, reka, potoka i okeana. Proces isparavanja nastaje kada toplota sunčevih

zraka zagreva vodu. Sunčeva toplota povećava energiju molekula vode slabeći privlačne sile

koje ih drže zajedno. Biljke emituju vodenu paru u procesu koji se naziva transpiracija.

Svaki dan biljke mogu da ispare pet do deset puta više vode nego što mogu da je zadrže. Kako se

vodena para podiže u atmesferu ona se hladi i na kraju kondenzuje obično na malim česticama

prašine u vazduhu. Kondenzacijom ova voda ponovo postaje ponovo tečna ili prelazi u čvrsto

stanje (led, sneg, grad). Sitne čestice vode se grupišu i tako nastaju oblaci. Atmosferska voda,

nastala u oblacima, na kraju se vraća na Zemlju u obliku padavina.

3.2. Ugljenik

Ugljenik, osnovni sastojak svih živih bića, je jedan od najzastupljenijih elemenata u

Sunčevom sistemu. On je osnovni gradivni element velikih organskih molekula neophodnih za

život. Neorganski oblici ugljnika (ugljen-dioksid, bikarbonati i karbonati) utiču na kiselost

zemljišta i voda, toplotnu izolaciju atmosfere, brzinu fotosinteze, vremenske prilike i

biomineralizaciju. Proces kruženja ugljenika najviše zavisi od ugljen-dioksida, koji čini mali deo

atmosfere (0,04%).

Biljke dobijaju ugljen-dioksid iz vazduha i pomoću procesa fotosinteze proizvode hranu i

kiseonik. Deo ugljenika se zadržava u živoj materiji, a drugi deo se ispušta kao CO2 ćelijskom

respiracijom. Veći deo ugljenika koji sadrže mrtve životinje i biljke se transformiše u fosilna

goriva. Fosilna goriva ugalj, nafta i prirodni gas sadrže velike količine ugljenika. Kada

sagorevaju, uskladišteni ugljenik u kombinaciji sa kiseonikm iz vazduha daje ugljen-dioksid koji

dospeva u atmosferu.

U atmosferi, ugljen-dioksid deluje kao reflektor toplote i ne dozvoljava odlazak toplote sa

Zemlje u svemir. Ovaj balans toplotne energije je veoma važan. Problem je što sve više ugljen-

dioksida dospeva u atmosferu od sagorevanja fosilnih goriva i tako remeti ovaj balans.

3.3. Azot

Azot je važan za živi svet zato što je neophodna hranljiva materija. Azot u atmosferi ili u

zemljištu može proći kroz mnogo kompleksnih hemijskih i bioloških promena. Može da se

ugradi u živu i neživu materiju i da se vrati u zemljište ili vazduh kroz ciklus.

Atmosfera sadrži 78 procenata, zapreminskih, azota. Iako je esencijalan sastojak za rast biljaka

hemijski je veoma neaktivan i pre nego što dospe u većinu biomase mora biti “fiskiran” (u

stabilnom stanju).

Azot iz gasovitog stanja prelazi u sastojke koji sadrže nitratne jone. Korenje biljaka preuzima

ove jone kao deo kruženja azota. Azot iz vazduha pretvaraju uglavnom mikroorganizmi,

bakterije i plavo zelene alge. Svetlost može da pretvori azot iz vazduha u oblik nitratnih jona koji

dospeva na Zemlju pomoću padavina. Amonijak igra značajnu ulogu u kruženju azota. Izmeti

životinja i anaerobna razgradnja mrtve organske materije pomoću bakterija proizvode amonijak.

Bakterije u procesu nitrifikacije pretvaraju amonijak u nitrite i dalje u nitrate. Nitrifikacione

bakterije su anaerobne (opstaju u uslovima bez prisustva kiseonika).

3.4. Fosfor

Fosfor je još jedan element značajan za strukturu svih živih bića. Ipak, od svih recikliranih

elemenata u biosferi, fosfor je deficitaran i stoga jedan od najograničenijih u bilo kom

ekosistemu. Neophodan je za život i povezan je sa kruženjem energije i prenosom genestkih

informacija u DNK.

Glavni izvor fosfora su stene, iz kojih se izdvaja curenjem, vremenom ili rudarstvom. Fosfor

nema stabilnu gasnu fazu tako da je dodatak fosfora zemljištu spor. Fosfor se nalazi kao fosfat ili

drugi mineral nastao tokom geološkog perioda.

Masivne naslage postepeno erodiraju i snadbevaju ekosistem fosforom. Velike količine

erodiranog fosfora završavaju duboko u okeanima. Deo fosfora dospeva na kopno kada ga

prenose morske životinje. Ptice igraju značajnu ulogu u kruženju fosfora (izmet). Rezerve fosfata

na planeti su ogromne.

3.5. Sumpor

Sumpor, kao i azot i ugljenik, je karakterističan za organske komponente. Ipak, važna razlika

između kruženja azota i ugljenika i kruženja sumpora je ta da je sumpor “fiksiran”. Mnoštvo

sulfatnih anjona je dostupno organizmima.

Najveći rezervoar sumpora je kora planete Zemlje za razliku od azota i ugljenika koji su

najprisutniji u atmosferi. Sumpor je retko nedostupan za živa bića u ekosistemu.

Elementarni sumpor iz litosfere nije dostupan biljkama i životinjama ukoliko nije u obliku

sulfata. Bakterije igraju značajnu ulogu u prelasku sumpora iz jednog oblika u drugi. U okolini

bez kiseonika bakterije razlažu organsku materiju pri čemu nastaje vodonik-sulfid, supstanca

karakterstičnog mirisa na trula jaja. Bakterija Beggiatoa pretvara vodonik-sulfid u elementarni

sumpor, a aerobne bakterije konvertuje sumpor u sulfate. Biljke sadrže sumpor u strukturi

proteina.

4. METEOROLOGIJA

4.1. Temperatura vazduha

Temperatura vazduha je stepen zagrejanost a meri se na 2m iznad povrsine zemlje

termometrima koji su ispunjeni zivom ili alkoholom. Pri merenju temperature vazduha kod nas

koristi se Celzijusova skala od 100 stepeni kod koje je za 0 uzeta temperatura topljenja leda, a za

+100 kljucanje vode pri normalnom pritisku. Horizontalna raspodela temperature zavisi od

sunceve toplote i sastava zemljine povrsine. Na raspodelu temperature znatno uticu kopno i more

tj. more smanjuje periodicna kolebanja, a kopno ih povecava. Narednih godina treba ocekivati

povecanje prosecne najvise temperature.

Temperatura vazduha sa visinom opada do troposfere, a zatim se neznatno menja. Ponekad, u

nekim slojevima, temperatura sa visinom raste (inverzija) ili se ne menja (izotermija). Velicina

koja karakterise promene temperature sa visinom zove se vertikalni grdijent, cija sredbja

vrednost iznosi 0,65 stepeni Celzijusa na svakih 100m visine.

4.2. Atmosferski pritisak i gustina vazduha

Atmosferski pritisak je sila koja deluje na jedinicu horizontalne povrsine, a jednaka je tezini

stuba vazduha koji se rasprostire od tla do gornje granice atmosfere. Atmosferski pritisak se

najcesce meri zivinim barometrom u kome se visina zivinog stuba uravnotezuje sa sa tezinom

vazdusnog stuba i izrazava se u milimetrima (mm) ili milibarima (mb).

Standarni (normalni) pritisak, koji se jos zove i fizicka atmosfera, uslovno se uravnotezuje sa

tezinom zivinog stuba visine 760mm, preseka 1cm kvadratni pri temperaturi 0 stepeniC na 45

stepeni severne geografske sirine, gde je ubrazanje sile zemljine teze ma nivou mora jednako

980,655cm/s kvadratni i odgovara 1013,27mb. Usled stisljivosti vazduha atmosferski pritisak

opada sa visinom i to u prizemnom sloju brze, a na vecim visinama sporije. Vertikalno

rastojanje, na kome se pritisak vazduha promeni za 1mb, zove se barometarska stepenica. Njena

velicina zavisi od pritiska i temperature. Sa povecanjem pritiska i opadanjem temperature ona se

smanjuje, a povecava se porastom temperature i opadanjem pritiska. Do visine od 3000m

barometarska stepenica iznosi priblizno 10m.

Atmosferski pritisak se menja i u horizontalnom pravcu. Velicina koja karakterise tu promenu

zove se horizontalni barski grdijent i usmeren je normalno na izobaru u pravcu opadanja pritiska.

Njegova velicina se meri u milimetrima ili milibarima na rastojanju 100km.

Gustina vazduha je odnos mase vazduha prema zapremini koju zauzima. Gustina vazduha se

moze izracunati ako su poznati pritisak i temperatura. Gustina raste ako opada temperatura a

raste pritisak i obratno.

4.3. Ciklon i anticiklon

Neravnomerna raspodela atmosferskog pritiska uslovljava postojanje barskih sistema. Mogu da

se izdvoje dva osnovna tipa barskih sistema i to: ciklon ili oblast niskkog pritiska i anticiklon ili

oblast visokog pritiska. Pritisak vazduha u ciklonima je najmanji u centru, dok se od centra

prema periferiji povecava. Na sjevernoj hmisferi u ciklonu je strujanje vazduha ka centru i smeru

suprotnom kazaljci na satu. Pritisak vazduha u anticiklonima je najveci u centru a strujanje

vazduha je od centra ka periferiji u smeru kretanja kazaljke na satu.

4.4. Vlaznost vazduha

Postoje apsolutna i relativna vlaznost vazduha.

*Apsolutna vlaga je kolicina vodene pare koja se nalazi u 1m kubnom vazduha izrazena u

gramima.

*Relativna vlaga je odnos kolicine vodene pare koja se trenutno nalazi u vazduhu prema

maksimalnoj kolicini vodene pare koju bi vazduh mogao da primi i izrazava se u procentima. U

suvom vazduhu ona iznosi 0%, a u zasicenom 100%. Relativna vlaznost pokazuje stepen

zasicenosti vazduha vodenom parom.

Temperatura vazduha pri kojoj stvarna kolicina vodene pare zasicuje vazduh i prelazi u tecno

stanje naziva se temperaturom tacke rose. Najvaznije svojstvo vodene pare je prelaz iz jednog u

drugo agregatno stanje i ono moze da bude prelaz u tecno stanje ili kondenzacija i prelaz u cvrsto

stanje ili sublimacija. Osnovni uzrok tome je hladjenje vazduha koji je zasicen vodenom parom.

ZAKLJUČAK

Atmosfera kao vazdušni omotač planete je jedna velika smeša gasova. Gledano prema zapremini,

u toj smeši preovlađuju dva gasa: azot (78%) i kiseonik (21%), dok na sve ostale gasove otpada

preostalih 1%. Baš taj 1% gasova čini meteorologiju krajnje uzbudljivom naukom. Ono što bi se

grubo moglo nazvati prljavštinom, u stvari su gasovi koji diriguju svim promenama u atmosferi

koje možemo nazvati vremenom, klimom i uopšte – meteorologijom. S toga je i vazaduh

najbitniji činilac za održavanje zdrave atmosfere, i prioritet uvek mora biti da tako i ostane.

LITERATURA

1. Hemijski parametri radne i životne sredine, Danilo Popović 2008

2. www.google.rs

3. Wikipedia – slobodna enciklopedija

4. www.cmep.rs/meteorologija/Uvod_u...II/.../P4_A.doc

5. www.meteoplaneta.rs/...i.../o-atmosferi-i-kretanju-vazduha