Saturday, August 23, 2014

會改變偶極矩或產生偶極矩，並吸收近紅外線; 吸熱與放熱，則必須要符合量子力學的選擇律(selection rule)─當振動狀態會改變偶極矩時，才會發生。以水分子為例，總共有3種振動狀態(圖三左)，其中只有2種狀態會改變偶極矩；而二氧化碳共有4種振動狀態，其中有3種狀態會產生偶極矩(圖三右)。因此水分子和二氧化碳分子可以吸收近紅外線，造成對流層大氣增溫。會產生偶極矩的振動型態稱之為不對稱振動，反之則稱為對稱振動，像氮氣(N2)、氬氣(Ar)和氧氣(O2)的振動狀態都是對稱振動，因此不會吸收近紅外線

介電特性與材料- 豆丁网

www.docin.com/p-3890568.html
2008年11月30日 - 若外加電場使電偶極產生一轉矩，如圖2,30。 ... 電場所受的力矩巨觀尺度上，我們定義P 為極化向量，即為每單位體積的電偶極矩。 ... 通常有些情況並非如此簡單，因為介電質會改變原來電場的分佈。 .... 熱電理論 Seebeck 效應：  Thomson 效應：當 Peltier 效應：當電流通過熱偶接面，會產生吸熱或放熱的現象。


會改變偶極矩或產生偶極矩，並吸收近紅外線




什麼是全球暖化？何謂溫室氣體？

2013/10/18


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什麼是全球暖化？何謂溫室氣體？ 
國立臺灣大學大氣科學研究所博士生王啟芸
近年來，「全球暖化」已是朗朗上口的詞彙，從網路搜尋結果有上百萬條的相關資訊的結果可窺知一二。為大眾常用的維基百科(Wikipedia)對全球暖化的定義為：「19世紀後，地球大氣和海洋平均溫度因人為排放溫室氣體增加而上升，並且預期會持續上升。」為什麼人為溫室氣體會提高大氣溫度？大氣溫度上升是指「整層」地球大氣溫度上升嗎？
人為排放的溫室氣體主要在對流層以及低平流層內，它們所造成的結果就像在對流層內蓋了床棉被一樣，把更多的熱(地表輻射)留在對流層內，較多的地表能量被留在對流層內，相對地平流層所接收到的地表輻射也就變少了，進而造成溫度下降。雖然由平流層往外傳的輻射量減少，但是地表和對流層溫度上升，增加直接往外傳的輻射量，所以還是符合輻射收支平衡─太陽光進入大氣的能量和頂層大氣所釋放的能量相同(圖一)。由此可知，全球暖化所指的是對流層與低平流層暖化，而非整層地球大氣暖化。圖二為使用Community Earth System Model (CESM) ，以及IPCC RCP4.5情境設定模擬人為溫室效應造成西元2100年與2000年之垂直溫度變化差異圖。
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圖一 輻射收支圖：能量平衡下太陽入射量等於地球出射量。太陽入射量等於地球出射量（直接經由雲、懸浮微粒和大氣氣體和地表反射量）。由於溫室氣體增加，所以溫室氣體回饋於地表的輻射量增加(加熱對流層)，而傳遞至平流層的輻射量減少（中平流層之上降溫）；但地表與低層大氣增溫以致其直接放射的輻射量增加，因此輻射收支平衡。
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圖二 CESM 、IPCC RCP4.5情境設定模擬人為溫室效應造成西元2100年與2000年之垂直溫度變化差異圖：對流層與低層平流層增溫，而中層以上平流層降溫，單位：度。
有了全球暖化的整體觀後，再來談談溫室效應的增溫機制吧！為什麼有些氣體稱之為溫室氣體，有些則不然？溫室氣體有─水氣、二氧化碳、甲烷、臭氧、氧化亞氮、鹵素族(如氯氟碳化物、氯氟氫、六氟化硫) 等，它們會吸收地表輻射並增溫對流層大氣。地表所放射出的輻射波長大約介於5-50 μm (近紅外線波段)，此波段的能量剛好能夠促使分子振動或旋轉。然而是否會有能量變化，亦即吸熱與放熱，則必須要符合量子力學的選擇律(selection rule)─當振動狀態會改變偶極矩時，才會發生。以水分子為例，總共有3種振動狀態(圖三左)，其中只有2種狀態會改變偶極矩；而二氧化碳共有4種振動狀態，其中有3種狀態會產生偶極矩(圖三右)。因此水分子和二氧化碳分子可以吸收近紅外線，造成對流層大氣增溫。會產生偶極矩的振動型態稱之為不對稱振動，反之則稱為對稱振動，像氮氣(N2)、氬氣(Ar)和氧氣(O2)的振動狀態都是對稱振動，因此不會吸收近紅外線。分子的振動組數是有公式可以計算的，線性分子(如二氧化碳)，其振動組數為3N-5，而非線性分子(如水分子)則是3N-6，N為原子數。
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圖三 左邊為氧氣分子振動示意圖，右邊為二氧化碳分子振動示意圖。黑色箭頭表示振動方向。(a)、(c)、(e)、(f)和(g)為不對稱振動，因此會改變偶極矩或產生偶極矩，並吸收近紅外線，而 (b)和(d)為對稱振動則反之。
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