تاثیر بخار آب بر روی دانسیته هوا
جرم اتمی هیدروژن تقریبات برابر واحد جرم اتمی می‌باشد، در حالی که جرم اتمی اکسیژن تقریبا به اندازه 16 برابر آن است. همچنین می‌توان جرم نسبی مولکولها را تعیین نمود. به عنوان مثال ، جرم مولکولی آب (H2O) در حدود 18 برابر از جرم اتمی واحد جرم بیشتر است.
هوای خشک اختلاطی از گازها بوده و بنابراین چیزی بنام مولکول هوا وجود ندارد، ولی به هر حال می‌توان متوسط جرم مولکولی هوای خشک را تعیین نمود. در سطح متوسط دریا مقدار متوسط جرم مولکولی هوای خشک در حدود 96/28 برابر از جرم اتمی واحد جرم بزرگتر است. باید توجه داشت که جرم مولکولی آب فقط در حدود 8/5 متوسط جرم مولکولی هوای خشک است.
دانسیته هر جسم جرم واحد حجم آن جسم می‌باشد لاکن حجم هر گازی با فشار دما تغییر می‌کند و در نتیجه دانسیته گاز نیز وابسته به این عوامل است. حال چنانچه تعداد مشخصی از مولکولهای هوای خشک توسط تعداد مساوی از مولکولهای آب جایگزین شود در اینصورت جرم هوای مورد نظر تقلیل می‌یابد. بنابراین دانسیته هوای مرطوب کمتر از هوای خشک در شرایط مشابه از نظر فشار و دما می‌باشد.
نشان دهنده های رطوبت
همچنین رطوبت هوا را ممکن است توسط تعدادی از بستگیهای دما نشان داد:
دمای نقطه شبنم (Td)
دمای نقطه شبنم دمایی است که هوای مرطوب برای آنکه نسبت به سطح آب به حد اشباع برسد، بایستی تا آن دما سرد شود. در این فرآیند فشار هوای مرطوب P و نسبت اختلاطr ثابت می‌ماند. باید توجه داشت که در این فرآیند فشار هوا ثابت می‌ماند و هیچ بخار آبی به نمونه هوا اضافه نشده و یا از آن برداشت نمی‌شود. بنابراین نسبت اختلاط هوا ثابت می‌ماند. ولی به هر حال هوا در دمای نقطه شبنم به حد اشباع می‌رسد و بنابراین مقدار نسبت اختلاط مساوی با نسبت اختلاط اشباع در این دما می‌شود. سرد شدن نسبی لایه‌ای از هوا در نزدیکی زمین در هنگام شب ممکن است دمای هوا را تا حد نقطه شبنم برساند. از آن پس از سرد شدن باعث تراکم بخار آب می‌شود. در واقع این میان فرآیند اصلی تشکیل شبنم است.
دمای نقطه شبنم یخی (rf)
نقطه شبنم یخی دمایی است که هوای مرطوب و برای آنکه در مجاورت یخ اشباع شود بایستی تا آن دما سرد شود. در این فرآیند فشار هوای مرطوب p و نسبت اختلاطهای r ثابت می‌ماند.
دمای تر (Tw)
دمای تر پایین‌ترین دمایی است که بسته هوا در فشار ثابت در اثر تبخیر آب بدون آن می‌تواند سرد شود. گرمای نهانی که برای تبخیر آب نیاز است از هوای خشک موجود در بسته هوا تأمین می‌شود. چنانچه هوا بدوا اشباع شده باشد تبخیر نمی‌تواند انجام پذیرد و در نتیجه سرد شدن محیط بوجود نمی‌آورد. در این صورت دمای تر هوای اشباع شده برابر دمای هواست (دمای خشک و تر و نقطه شبنم باهم برابرند). چنانچه هوای مورد نظر بدوا غیر اشباع باشد، نسبت اختلاط در اثر تبخیر آب بدون بسته هوا افزایش می‌یابد. در این صورت چنین هوایی با فشاری بخاری بیشتر از حالت اولیه حالت اشباع می‌رسد. بنابراین دمای تر بیشتر از دمای نقطه شبنم هوای اولیه است. اختلاف بین دمای هوا (منظور دمای خشک است) و دمای تر را کاهش دمای تر می‌گویند. هر چه این کاهش دمای تر بیشتر باشد هوای مربوطه خشک تر است.
مباحث مرتبط با عنوان
نویسنده: گروه تحقیقی دانشکده علوم ومنابع طبیعی رامین اهواز
عنوان مقاله : روشهای اندازه گیری تعرق
نویسنده:شیما جهان رو دانشجوی رشته مهندسی زراعت – دانشگاه شهید چمران اهواز
تاریخ بروز رسانی در سایت:86.3.25
تعرق چیست؟
خروج آب از قسمتهای هوایی گیاه به صورت بخار آب تعرق نامیده می‌شود. اما تعرق انواع مختلف دارد. برگ اندام اصلی و عمده تعرق است و قسمت اعظم تعرق از میان روزنه‌های آن انجام می‌شود، لذا این نوع تعرق را تعرق روزنه‌ای می‌نامند. مقدار کمی بخار آب از برگها و ساقه‌ها بوسیله تبخیر مستقیم از طریق یاخته‌های اپیدرمی و از میان کوتیکول خیلی نازک آنها خارج می‌شود که این پدیده را تعرق کوتیکولی می‌گویند. مقدار آبی که از طریق روزنه خارج می‌شود، خیلی زیاد است. همچنین خروج بخار آب می‌تواند از طریق عدسکهای ساقه‌های چوبی یا عدسکهای میوه انجام شود که تعرق عدسکی نامیده می‌شود.
نقش تعرق در جذب آب از ریشه
تعرق باعث می‌شود که پتانسیل آب برگ به پتانسیل آب ریشه کاهش یابد. حوالی ظهر اختلاف پتانسیل آب برگ نسبت به ریشه به بیشترین مقدار خود می‌رسد. در این هنگام سرعت و شدت جذب آب توسط ریشه نیز بیشترین مقدار را دارا است. اگر منحنی تعرق و منحنی جذب آب در ساعات مختلف شبانه روز را با هم مقایسه کنیم خواهیم دید که تغییرات هماهنگی را نشان می‌دهد. یعنی هر چقدر تعرق بالاتر باشد به همان اندازه هم شدت جذب آب نیز بالاتر است. زمانی که تعرق صورت می‌گیرد، پتانسیل آب ریشه منفی تر از خاک است و پتانسیل برگ منفی تر از ریشه و پتانسیل جو منفی تر از برگ است.
در نتیجه جریان آبی از خاک به طرف اتمسفر ، از طریق گیاه برقرار می‌شود که باعث انتقال مواد محلول مورد نیاز گیاه همراه با صعود آب می‌شود. هر گاه پتانسیل آب جو افزایش یابد و جو از آب اشباع شود، جذب آب توسط سیستم ریشه‌ای و انتقال شیره خام در آوندهای چوبی به حداقل رسیده و یا متوقف می‌شود. در موقع شب نیز که روزنه‌ها بسته‌اند، تعرق به حداقل می‌رسد و انتقال شیره خام نیز تقریبا متوقف می‌شود. تعرق در واقع باعث ایجاد یک فشار منفی می‌شود که می‌تواند صعود شیره خام را حتی تا ارتفاع بیش از 100 متر در درخت غول موجب شود.
مکانیسم تعرق در برگها
واکوئلهای تمام یاخته‌های زنده برگ پر از آب هستند. همچنین پروتوپلاسم و دیواره یاخته نیز از آب اشباع است. آب از راه آوندهای چوبی رگبرگها به برگ می‌رسد. آب دیواره‌های مرطوب یاخته‌های بخار شده به جو درونی فضاهای بین یاخته‌ای وارد می‌شود. این حالت ممکن است از هر سطحی که مرطوب باشد، به جو پیرامون رخ دهد. فضاهای بین یاخته‌ای شبکه ، ارتباطی درونی با ساختار بعدی برگ ایجاد می‌کند که بوسیله بخار آب اشباع می‌شوند و یاخته آخری بخار آب را در هوایی که کمتر اشباع شده ، پخش می‌کند. تعرق روزنه‌ای از طریق تبخیر سطحی دیواره‌های یاخته‌ای که در محدوده فضاهای بین یاخته‌ای قرار دارند و همچنین از بخار آبی که از فضاهای بین یاخته‌ای از طریق روزنه وارد می‌شود، انجام می‌گردد.
اهمیت تعرق
نیروی مکشی ایجاب شده در صعود شیره خام کمک می‌نماید.
با تاثیر بر روی فشار انتشار ، بطور غیر مستقیم پدیده انتشار در یاخته‌ها را کمک می‌کند.
در جذب آب و مواد کانی توسط ریشه‌ها موثر است.
در تبخیر آب اضافی کمک می‌کند.
نقش مهمی در انتقال مواد غذایی از قسمتی به قسمت دیگر گیاه دارد.
دمای مناسب جهت برگها را حفظ می‌کند.
با تاثیر بر باز و بسته شدن روزنه‌ها ، بطور غیر مستقیم در فتوسنتز و تنفس اثر می‌کند.
در پراکندگی انرژی اضافی دریافت شده از خورشید توسط گیاهان موثر است.
عوامل موثر بر تعرق
رطوبت نسبی
هر قدر رطوبت نسبی جو بیشتر باشد، میزان تعرق کمتر خواهد بود. زیرا پتانسیل آب جو در این حالت افزایش می‌یابد. اگر رطوبت نسبی جو به حالت اشباع برسد، تعرق متوقف می‌شود. رطوبت نسبی جو به شدت از دمای محیط متاثر است.
دما
دما علاوه بر اثری که روی رطوبت نسبی دارد در شرایط طبیعی افزایش دما تا 25-30 درجه سانتیگراد باعث افزایش شدت تعرق شده و از این درجه به بعد باعث کاهش تعرق می‌شود. علت این پدیده آن است که افزایش دما تا 30 درجه سانتیگراد در بعضی از گونه‌ها مانند پنبه ، توتون و قهوه باعث باز شدن روزنه‌ها و پس از آن باعث بسته شدن روزنه‌ها می‌شود. در شمعدانی حتی در 35 درجه سانتیگراد نیز روزنه باز باقی مانده ، در نتیجه تعرق ادامه می‌یابد.
باد و جریان هوا
باد باعث تجدید هوا در مجاورت بافتها شده و شدت تعرق را افزایش می‌دهد. ولی شدید بودن آن باعث بسته شدن روزنه‌ها و کاهش تعرق می‌شود. از طرف دیگر باد با به حرکت در آوردن برگها ، خروج بخار آب
از برگها را آسان می‌کند.
روشنایی
در بسیاری از گیاهان شدت تعرق در تاریکی تقریبا صفر است و روشنایی باعث افزایش شدت تعرق می شود. علت آن باز شدن روزنه‌ها در روشنایی است. زیرا نزدیک به 99% تعرق از طریق روزنه‌ها صورت می‌گیرد. در بعضی از گیاهان مانند گیاهان گوشتی (تیره کاکتوس) روزنه‌ها در روز بسته و در شب بازند. به همین دلیل میزان تعرق این گیاهان در شب بیشتر از روز است.
عوامل ساختاری
سطح اندام هوایی :
سطح اندام ، بویژه برگها در تعرق اهمیت فوق العاده دارد. ریزش برگها هنگام پاییز و زمستان در درختان خزان شونده مناطق معتدل و به هنگام تابستان در گیاهان مناطق نیمه خشک ، بطور قابل ملاحظه‌ای از شدت تعرق می‌کاهد. همچنین وجود خار یا برگهای بسیار کاهش یافته در گیاهان مناطق خشک موجب کاهش شدت تعرق می‌شود.
آرایش بافتهای برگ :
آرایش بافتهای برگ در تعرق موثرند. بافت نرده‌ای برگ در گیاهان مناطق خشک همیشه فشرده تر از بافت نرده‌ای گیاهان مناطق مرطوب است و کوتیکول آنها ضخیم می‌باشد. حتی گاهی بافتهای بیرونی آنها چوب پنبه‌ای و یا چوبی می‌شود که این امر به مقدار زیاد از میزان تعرق می‌کاهد.
تعداد و وضع روزنه‌ها :
تعداد و وضع روزنه‌ها از عوامل اصلی تعرق به شمار می‌آید. همیشه نوعی رابطه مثبت بین تعداد روزنه‌ها و شدت تعرق وجود دارد. در بعضی گیاهان ساختار تشریحی خاص روزنه‌ها باعث کاهش شدت تعرق می‌شود. مانند کریپت روزنه‌ای در گیاه خرزهره که فرورفتگی‌های پر از کرک در سطح زیرین برگ هستند و روزنه‌ها در ته آنها قرار درند.
مواد شیمیایی باز دارنده تعرق
موادی مانند مومهای پلی وینیل و الکلهای سنگین که بتوانند از راه تاثیر بر یاخته‌های روزنه‌ای موجب بسته شدن روزنه‌ها شوند و یا مستقیما روزنه‌ها را مسدود کنند، مواد باز دارنده تعرق نام دارند. مشاهده شده است که هنگام کاهش تعرق ، فتوسنتز نیز همزمان با آن کاهش می‌یابد. زیرا به هر نحو که مانع خروج بخار آب از روزنه‌ها شویم، ورود CO2 به داخل برگ و در نتیجه فتوسنتز کاهش می‌یابد.
روشهای اندازه گیری تعرق
روش وزن کردن
در این روش از دست دادن ، یا با توزین تمام گیاه و یا شاخه‌ای از آن اندازه گیری می‌شود.
جمع کردن و توزین بخار آب حاصل از تعرق
با این روش می‌توان میزان تعرق به مقدار کم را در گیاهان که در هوای بسته و هوای آزاد رشد می‌کنند، اندازه گرفت. در روش هوای بسته گیاهی را با گلدان در زیر سرپوش می‌گذارند که در آن ظرف کوچکی حاوی مقدار کلرید کلسیم (CaCL2) با وزن مشخصی قرار دارد. افزایش وزن کلرید کلسیم ، مقدار آب خارج شده از گیاه را معلوم می‌کند. در روش هوای آزاد ، گیاه در محفظه‌ای قرار دارد که هوای مرطوب از آن عبور می‌کند.
هوای مرطوب پس از ورود به محفظه از یک طرف از داخل ظرفی حاوی کلرید کلسیم بی آب عبور می‌کند. رطوبت آن بوسیله کلرید کلسیم جذب می‌گردد و از طرف دیگر از بخش واجد گیاه نیز عبور می‌کند و سپس وارد ظرف دیگری می‌شود که محتوی کلرید کلسیم است. با توجه به اینکه وزن کلرید کلسیم قبل از شروع آزمایش تعیین شده است، می‌توان مقداری از آب خارج شده از گیاه را که بوسیله کلرید کلسیم جذب گردیده ، تعیین کرد. ضمنا با عبور دادن هوای آزاد و مرطوب ، شرایط طبیعی گیاه نیز رعایت شده است.
روش لیزیمتری
این روش برای اندازه گیری مقدار تعرق یک پوشش گیاهی بکار می‌رود. برای این منظور پوشش گیاهی را در ظرفهایی به ابعاد دو متر یا بیشتر به نام لیزیمتر که پر از خاک و پوشیده از گیاه‌اند و در داخل زمین جای می‌گیرند، قرار می‌دهند و با دستگاه پیزوالکتریک وزن لیزیمتر را تعیین می‌کنند. اندازه گیری در مورد مجموعه آب خارج شده از گیاه و خاک است و این اتلاف آب را تبخیر - تعریق گویند. در قسمت زیرین لیزیمتر ظرفی برای جمع آوری فاضلاب قرار دارد.
روش حجم سنجی یا پوتومتری (آشام سنجی)
در این روش فرض بر این است که میزان آب جذب شده ، تقریبا برابر با میزان تعرق یا آب دفع شده از گیاه است. شاخه پر برگ ، گیاهی را در زیر آب قطع کرده و در ظرف پر از آب آشام سنج (پوتومتر) قرار می‌دهیم. ظرف آشام سنج دارای دو راه خروجی است که یک لوله مویینه مدرج و یک مخزن آب است. پس از اندازه گیری میزان تعرق ، تمام دستگاه با شیری که جریان آب را از منبع به ظرف کنترل می‌کند، از آب پر می‌شود تا دستگاه کاملا از هوا خالی گردد. پس یک حباب هوا را به درون لوله موئین وارد می‌کنند. در طی تعرق حباب هوا که در طول لوله مویین حرکت می‌کند، نشان دهنده جذب آب توسط گیاه است و می‌توان میزان حرکت آن را اندازه گرفت. روش آشام سنجی برای مطالعه تاثیر عوامل محیطی مثل دما ، نور ، هوا و غیره بر روی تعرق روش مناسبی است.
روش کلرید کبالت
اساس این روش استفاده از کاغذ آغشته به کلرید کبالت (CoCL2) است (تهیه شده با محلول 3% کلرید کبالت). این کاغذ اگر خشک باشد، آبی رنگ است و وقتی مرطوب گردد، صورتی رنگ می‌شود. هنگام آزمایش ، رنگ کاغذ ابتدا آبی است و به تدریج صورتی رنگ می‌شود و میزان تغییر رنگ آن معیاری برای اندازه گیری تعرق است.
