معلومة

ما هي وحدات Q10 (حساسية درجة الحرارة)؟

ما هي وحدات Q10 (حساسية درجة الحرارة)؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

$ Q_ {10} $ هي الزيادة في المعدل (مثل نشاط الإنزيم) التي لوحظت مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات.

بحسب ويكيبيديا:

$$ Q_ {10} = left ( frac {R_2} {R_1} right) ^ {{10} / left ({T_2-T_1} right)} $$

من الواضح أن وحدات $ R $ (على سبيل المثال $ mol / g / s $) تلغي ، ولكن ماذا عن وحدات درجة الحرارة؟ هل يحتوي $ Q_ {10} $ على وحدات؟ يبدو أن الوحدات ستكون "لكل 10 درجة مئوية"، ولكن ليس من الواضح كيف يأتي ذلك من المعادلة المرجعية


شكل. رسم تخطيطي يوضح تأثير درجة الحرارة على استقرار تفاعل محفز بالإنزيم. تظهر المنحنيات النسبة المئوية للنشاط المتبقي مع زيادة فترة الحضانة. من الأعلى تمثل زيادات متساوية في درجة حرارة الحضانة (50 درجة مئوية ، 55 درجة مئوية ، 60 درجة مئوية ، 65 درجة مئوية و 70 درجة مئوية).

$ Q_ {10} $ هو رقم بدون وحدة ، يلخص تأثير رفع درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية على معدل التفاعل الكيميائي. يشير $ Q_ {10} $ 2.0 إلى أن رفع درجة حرارة النظام بمقدار 10 درجات مئوية سيضاعف بشكل فعال معدل التفاعل. هذه القيمة متوقعة لمعظم التفاعلات الكيميائية التي تحدث في درجات الحرارة الفسيولوجية العادية.

رياضياً ، يمكن تمثيل $ Q_ {10} $ بالتعبير التالي:

$$ Q_ {10} = left ( frac {k_2} {k_1} right) ^ { frac {10} {t_2-t_1}} $$

$ t_2 $ = درجة حرارة أعلى
$ k_2 $ = السعر $ t_2 $
$ t_1 $ = درجة حرارة منخفضة
$ k_1 $ = السعر عند $ t_1 $

عادةً ما يكون فرق درجة الحرارة حوالي 10 درجات مئوية ، ثم يمكنك تبسيط المعادلة

$$ Q_ {10} = left ( frac {k_1} {k_2} right) ^ { frac {10} {10}} = frac {k_1} {k_2} $$

تحرير: يمكنك بسهولة حساب $ k $ من معادلة Arrhenius

$$ k = Ae ^ { frac {- Delta G ^ *} {RT}} $$

حيث $ k $ هو ثابت المعدل الحركي للتفاعل ، $ A $ هو ثابت Arrhenius ، المعروف أيضًا باسم عامل التردد ، $ - Delta G ^ * $ هو الطاقة القياسية المجانية للتنشيط ($ kJ / mol $) التي تعتمد على العوامل الحتمية والمحتوى الحراري ، $ R $ هو ثابت قانون الغاز و $ T $ هو درجة الحرارة المطلقة.


هل نماذج الصندوق الأسود للتحكم في التنظيم الحراري عفا عليها الزمن؟ أهمية المعرفة المستعارة.

اكتسبت نماذج الصندوق الأسود للتحكم في التنظيم الحراري أهمية متزايدة في وصف خصائص منظم الحرارة البيولوجي وفي وضع فرضيات عمل لمزيد من التحليل التجريبي. أثبت دمج المعرفة المكتسبة بشكل مستقل عن نهج تحليل الأنظمة في نماذج الصندوق الأسود للتنظيم الحراري أنه مفيد في تحسين قدرتها على التنبؤ. تشتمل أجزاء "المعرفة المستعارة" من التحليل المستقل والتي يتم استخدامها حاليًا في ابتكار نماذج لتنظيم الحرارة المتماثل على: خاصية التحكم النسبي في منظم الحرارة البيولوجي ، ومبادئ Sherringtonian للتفاعل المشبكي ، والتحكم في المدخلات المتعددة لمؤثرات التنظيم الحراري ذات المدخلات التفاضلية. الاقتران ، وعدم وجود مساهمة كبيرة للحساسية الحرارية من منطقة ما تحت المهاد في الطيور ، ووجود مستقبلات دافئة وباردة والخصائص الحرارية لاستجاباتها ، والاعتماد على درجة الحرارة من نوع Q10 لنقل إشارة درجة الحرارة داخل الجهاز العصبي المركزي. أدى النظر في هذه القطع من المعرفة المستعارة إلى ظهور نماذج الصندوق الأسود لتنظيم درجة الحرارة والتي يتم فيها تجنب شروط نقطة التحديد الصريحة.


تختلف تأثيرات رطوبة التربة على حساسية درجة الحرارة للتنفس غير المتجانسة موسمياً في تجربة تغير مناخي قديم.

المراسلات: فيديا سوسيلا ، قسم الغابات والموارد الطبيعية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إن 47907 ، الولايات المتحدة الأمريكية ، هاتف. +1 765494 3531 ، فاكس +1 765494 9461 ، البريد الإلكتروني: [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

مختبر بيئة الموارد الطبيعية ، جامعة ولاية كولورادو ، فورت كولينز ، 80523 الولايات المتحدة الأمريكية

معهد الموارد المستدامة ، جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا ، بريسبان ، كيو إل دي ، 4001 أستراليا

مختبر بيئة الموارد الطبيعية ، جامعة ولاية كولورادو ، فورت كولينز ، 80523 الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الغابات والموارد الطبيعية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إنديانا ، 47907 الولايات المتحدة الأمريكية

قسم العلوم البيولوجية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، 47907 الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الأحياء ، جامعة ماساتشوستس بوسطن ، بوسطن ، ماساتشوستس ، 02125 الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الغابات والموارد الطبيعية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إنديانا ، 47907 الولايات المتحدة الأمريكية

المراسلات: فيديا سوسيلا ، قسم الغابات والموارد الطبيعية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إن 47907 ، الولايات المتحدة الأمريكية ، هاتف. +1 765494 3531 ، فاكس +1 765494 9461 ، البريد الإلكتروني: [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

مختبر بيئة الموارد الطبيعية ، جامعة ولاية كولورادو ، فورت كولينز ، 80523 الولايات المتحدة الأمريكية

معهد الموارد المستدامة ، جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا ، بريسبان ، Qld ، 4001 أستراليا

مختبر بيئة الموارد الطبيعية ، جامعة ولاية كولورادو ، فورت كولينز ، 80523 الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الغابات والموارد الطبيعية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إنديانا ، 47907 الولايات المتحدة الأمريكية

قسم العلوم البيولوجية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، 47907 الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الأحياء ، جامعة ماساتشوستس بوسطن ، بوسطن ، ماساتشوستس ، 02125 الولايات المتحدة الأمريكية

تسجيل الدخول المؤسسي
قم بتسجيل الدخول إلى مكتبة Wiley Online

إذا كنت قد حصلت مسبقًا على حق الوصول باستخدام حسابك الشخصي ، فيرجى تسجيل الدخول.

شراء الوصول الفوري
  • شاهد المقال بصيغة PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة به لمدة 48 ساعة.
  • المادة يمكن ليس أن تتم طباعتها.
  • المادة يمكن ليس يمكن تنزيلها.
  • المادة يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.
  • عرض غير محدود لمقال PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة به.
  • المادة يمكن ليس أن تتم طباعتها.
  • المادة يمكن ليس يمكن تنزيلها.
  • المادة يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.
  • عرض غير محدود للمقال / الفصل PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة.
  • يمكن طباعة المقال / الفصل.
  • يمكن تحميل المادة / الفصل.
  • المادة / الفصل يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.

الملخص

ينتج عن التحلل الميكروبي للمادة العضوية في التربة تدفقًا كبيرًا لثاني أكسيد الكربون2 من النظم البيئية الأرضية ويمكن أن تكون بمثابة ردود فعل لتغير المناخ. على الرغم من أن نماذج الكربون المناخية تشير إلى أن الاحترار سوف يسرع من إطلاق ثاني أكسيد الكربون2 من التربة ، فإن حجم هذه التغذية المرتدة غير مؤكد ، ويرجع ذلك في الغالب إلى عدم اليقين في حساسية درجة الحرارة لتحلل المواد العضوية في التربة. درسنا كيف أثر الاحترار وتغيير هطول الأمطار على معدل وحساسية درجة حرارة التنفس غير المتجانسة (رح) في تجربة مناخ منطقة بوسطن ، في ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية. قمنا بالقياس رح أطواق عميقة تستبعد جذور النباتات ومدخلات القمامة. في هذا النظام البيئي ميسيك ، رح استجاب بقوة لهطول الأمطار. خفض الجفاف رح، سنويًا وخلال موسم النمو. زيادة الاحترار رح فقط في أوائل الربيع. خلال الصيف متى رح أعلى ، وجدنا دليل على استجابات هستيرية عتبة لرطوبة التربة: رح انخفض بشكل حاد عندما انخفض حجم رطوبة التربة أدناه

26٪ لكن رح تزداد تدريجياً عندما ارتفعت رطوبة التربة من العتبة الدنيا. تأثير المعالجات المناخية على حساسية درجات الحرارة رح حسب الموسم. ظاهر س10 ينخفض ​​مع ارتفاع درجة الحرارة (

3.5 درجة مئوية) في الربيع والخريف. من المفترض أن السبب في ذلك هو الحد من رطوبة التربة ، ومعاملات الاحترار والتهطال لم تؤثر على الظاهر س10 في الصيف. انخفض الجفاف بشكل واضح س10 في الخريف مقارنة بمعالجات التهطال المحيط والرطب. على حد علمنا ، هذه هي الدراسة الميدانية الأولى لفحص استجابة رح وحساسيتها لدرجة الحرارة للتأثيرات المجمعة للاحترار وتغير هطول الأمطار. نتائجنا تسلط الضوء على الاستجابات المعقدة لـ رح لرطوبة التربة ، وعلى حد علمنا ، حددنا لأول مرة التباين الموسمي في حساسية درجة حرارة التنفس الميكروبي في الحقل. نؤكد على أهمية محاكاة الاستجابات بشكل مناسب مثل هذه عند نمذجة مسارات مخزونات الكربون في التربة في ظل سيناريوهات تغير المناخ.

اسم الملف وصف
gcb2516-sup-0001-Sf1.tifimage / tif ، 654.5 كيلوبايت الشكل S1. متوسط ​​هطول الأمطار الشهري (1952-2008) من محطة الطقس بيدفورد ، ماساتشوستس. تشير أشرطة الخطأ العلوية والسفلية إلى المئين التسعين والعاشر ، على التوالي.
gcb2516-sup-0002-Sf2.tifimage / tif ، 71.2 كيلوبايت الشكل S2. هطول الأمطار اليومي في المعالجة المحيطة (القضبان الرأسية) والأمطار التراكمية في الجفاف والمعالجات المحيطة والرطبة من مارس 2009 إلى مارس 2010. النجوم الممتلئة تمثل يوم قياس التنفس الميكروبي.
gcb2516-sup-0003-Sf3.tifimage / tif ، 1.5 ميجا بايت الشكل S3. اختلاف نهاري في رح في 19 أبريل 2010 في معالجات الجفاف (أ) ، والمحيط (ب) ، والرطب (ج) ، ودرجة حرارة التربة المقابلة في الجفاف (د) ، والمحيط (هـ) ، والمعالجات (و) الرطبة. (ز) محتوى رطوبة التربة في يوم القياس.
gcb2516-sup-0004-Sf4.tifimage / tif ، 1.4 ميجا بايت الشكل S4. اختلاف نهاري في رح في 17 أغسطس 2009 في معالجات الجفاف (أ) ، والمحيط (ب) ، والرطب (ج) ، ودرجة حرارة التربة المقابلة في الجفاف (د) ، والمحيط (هـ) ، والمعالجات (و) الرطبة. (ز) محتوى رطوبة التربة في يوم القياس.
gcb2516-sup-0005-TableS1.doc مستند Word ، 41 كيلوبايت الجدول S1. أدت نتائج النموذج المختلط إلى تقييد تحليل الاحتمالية القصوى لاستجابات رطوبة التربة (عمق 10 سم) لمعالجات الاحترار والتهطال ووقت أخذ العينات. المفتاح: W ، الاحترار Ppt ، هطول الأمطار NDF ، درجات الحرية البسط DDF ، المقام درجات الحرية.
gcb2516-sup-0006-TableS2.doc مستند Word ، 42 كيلوبايت الجدول S2. أدت نتائج النموذج المختلط إلى تقييد تحليل الاحتمالية القصوى لاستجابات درجة حرارة التربة (5 سم عمق) لمعالجات الاحترار والتهطال ووقت أخذ العينات. المفتاح: W ، الاحترار Ppt ، هطول الأمطار NDF ، درجات الحرية البسط DDF ، المقام درجات الحرية.
gcb2516-sup-0007-TableS3.doc مستند Word ، 37.5 كيلوبايت الجدول S3. نتائج النموذج المختلط مقيدة أقصى تحليل احتمالية لاستجابات رح إلى معالجات الاحترار والتهطال ووقت أخذ العينات. المفتاح: W ، الاحترار Ppt ، هطول الأمطار NDF ، درجات الحرية البسط DDF ، المقام درجات الحرية.
gcb2516-sup-0008-TableS4.doc مستند Word ، 28.5 كيلوبايت الجدول S4. نتائج النموذج المختلط قيّدت تحليل احتمالية الحد الأقصى لاستجابات التراكمي رح لعلاجات الاحترار والتهطال. المفتاح: W ، الاحترار Ppt ، هطول الأمطار NDF ، درجات الحرية البسط DDF ، المقام درجات الحرية.
gcb2516-sup-0009-TableS5.doc مستند Word ، 30.5 كيلوبايت الجدول S5. قيّدت نتائج النموذج المختلط تحليل الاحتمالية القصوى لاستجابات حساسية درجة الحرارة الظاهرة رح لعلاجات الاحترار والتهطال. المفتاح: W ، الاحترار Ppt ، هطول الأمطار NDF ، درجات الحرية البسط DDF ، المقام درجات الحرية.
gcb2516-sup-0010-TableS6.doc مستند Word ، 54.5 كيلوبايت الجدول S6. علاقة (ص 2) قيم التنفس الجرثومي المقاسة للمتغيرات البيئية باستخدام درجة الحرارة (ذ = أه bx )، رطوبة (ذ = ذ0 + فأس + bx 2) والوظائف الأسية والتربيعية المدمجة (Melnick-Dugas). تشير الأرقام بالخط العريض إلى أفضل ملاءمة للوظائف الثلاث في الحالات التي يكون فيها الملاءمة أكبر من 0.2.

يرجى ملاحظة ما يلي: الناشر غير مسؤول عن محتوى أو وظيفة أي معلومات داعمة مقدمة من المؤلفين. يجب توجيه أي استفسارات (بخلاف المحتوى المفقود) إلى المؤلف المقابل للمقالة.


محتويات

تعطي معادلة أرهينيوس اعتمادًا على معدل ثابت لتفاعل كيميائي على درجة الحرارة المطلقة مثل

k هو معدل ثابت (تكرار الاصطدامات التي تؤدي إلى تفاعل) ، T هي درجة الحرارة المطلقة (في kelvins) ، A هي عامل ما قبل الأسي ، ثابت لكل تفاعل كيميائي ، هأ هي طاقة التنشيط للتفاعل (في نفس وحدات RT)، R هو ثابت الغاز العالمي. [1] [2] [3]

بدلاً من ذلك ، يمكن التعبير عن المعادلة كـ

هأ هي طاقة التنشيط للتفاعل (في نفس وحدات كبتي), كب هو ثابت بولتزمان.

الاختلاف الوحيد هو وحدات الطاقة هأ : يستخدم الشكل الأول الطاقة لكل مول ، وهو أمر شائع في الكيمياء ، بينما يستخدم الشكل الأخير الطاقة لكل جزيء بشكل مباشر ، وهو أمر شائع في الفيزياء. يتم حساب الوحدات المختلفة باستخدام إما ثابت الغاز R أو ثابت Boltzmann ، كب ، كمضاعف درجة الحرارة T.

تتطابق وحدات العامل الأسي قبل الأسي مع تلك الخاصة بثابت المعدل وستختلف وفقًا لترتيب التفاعل. إذا كان رد الفعل من الدرجة الأولى ، فإنه يحتوي على الوحدات: s −1 ، ولهذا السبب غالبًا ما يطلق عليه عامل التردد أو تكرار المحاولة من رد الفعل. ببساطة ، k هو عدد الاصطدامات التي تؤدي إلى تفاعل في الثانية ، A هو عدد الاصطدامات (التي تؤدي إلى رد فعل أم لا) في الثانية التي تحدث مع الاتجاه الصحيح للتفاعل [5] و e - E a / ( RT) / (RT) >> هو احتمال أن يؤدي أي تصادم معين إلى تفاعل. يمكن ملاحظة أن زيادة درجة الحرارة أو تقليل طاقة التنشيط (على سبيل المثال من خلال استخدام المحفزات) سيؤدي إلى زيادة معدل التفاعل.

بالنظر إلى نطاق درجة الحرارة الصغير للدراسات الحركية ، فمن المعقول تقريب طاقة التنشيط على أنها مستقلة عن درجة الحرارة. وبالمثل ، في ظل مجموعة واسعة من الظروف العملية ، يكون الاعتماد الضعيف لدرجة الحرارة لعامل ما قبل الأسي ضئيلًا مقارنة بالاعتماد على درجة الحرارة لـ exp ⁡ (- E a / (RT)) / (RT))> عامل ما عدا في حالة التفاعلات المحدودة الانتشار "الخالية من العوائق" ، وفي هذه الحالة يكون العامل الأسي هو المسيطر ويمكن ملاحظته بشكل مباشر.

باستخدام هذه المعادلة ، يمكن تقدير أن معدل التفاعل يزداد بنحو 2 أو 3 لكل 10 درجات مئوية ارتفاع في درجة الحرارة.

يؤدي أخذ اللوغاريتم الطبيعي لمعادلة أرهينيوس إلى:

هذا له نفس شكل معادلة الخط المستقيم:

أين x هو متبادل تي.

لذلك ، عندما يكون للتفاعل ثابت معدل يخضع لمعادلة أرهينيوس ، فإن مخطط ln ك عكس تي −1 يعطي خطاً مستقيماً ، يمكن استخدام انحداره ونقاطه لتحديده هأ و أ . أصبح هذا الإجراء شائعًا جدًا في الحركية الكيميائية التجريبية التي استخدمها الممارسون حدد طاقة التنشيط للتفاعل. هذه هي طاقة التنشيط التي يتم تعريفها على أنها (-ر) ضرب منحدر قطعة أرض من ln ك مقابل (1 /تي):

توضح معادلة أرهينيوس المعدلة [6] الاعتماد على درجة الحرارة لعامل ما قبل الأسي. عادة ما تكون المعادلة المعدلة من النموذج

يتوافق تعبير Arrhenius الأصلي أعلاه مع ن = 0. تقع ثوابت المعدل المناسب عادةً في النطاق −1 & lt ن & lt 1. التحليلات النظرية تسفر عن تنبؤات مختلفة لـ ن. وقد أشير إلى أنه "ليس من المجدي إثبات ، على أساس دراسات درجة الحرارة لمعدل ثابت ، ما إذا كان المتوقع تي يتم ملاحظة اعتماد 1/2 لعامل ما قبل الأسي تجريبياً ". [4]: ​​190 ومع ذلك ، إذا كان هناك دليل إضافي متاح ، من النظرية و / أو من التجربة (مثل الاعتماد على الكثافة) ، فلا يوجد أي عائق أمام الاختبارات الحاسمة لـ قانون أرهينيوس.

تعديل شائع آخر هو الشكل الأسي الممتد [ بحاجة لمصدر ]

أين β هو رقم بلا أبعاد للأمر 1. يعتبر هذا عادةً تصحيحًا تجريبيًا بحتًا أو مصانع اقتصادية لجعل النموذج مناسبًا للبيانات ، ولكن يمكن أن يكون له معنى نظري ، على سبيل المثال إظهار وجود مجموعة من طاقات التنشيط أو في حالات خاصة مثل قفز النطاق المتغير Mott.

تعديل مفهوم أرهينيوس لطاقة التنشيط

جادل أرينيوس بأنه لكي تتحول المواد المتفاعلة إلى منتجات ، يجب أن تحصل أولاً على الحد الأدنى من الطاقة ، والتي تسمى طاقة التنشيط هأ. في درجة حرارة مطلقة تي، وهو جزء الجزيئات التي لها طاقة حركية أكبر من هأ يمكن حسابها من الميكانيكا الإحصائية. مفهوم طاقة التفعيل يشرح الطبيعة الأسية للعلاقة ، وبطريقة أو بأخرى ، فهو موجود في جميع النظريات الحركية.

تتضمن حسابات ثوابت معدل التفاعل متوسط ​​طاقة على توزيع Maxwell – Boltzmann مع E a < displaystyle E _ < rm >> كحد أدنى وبالتالي غالبًا ما تكون من نوع وظائف جاما غير المكتملة ، والتي تتحول إلى متناسبة مع e - E a RT < displaystyle e ^ < frac <-E _ < rm >>>> .

تحرير نظرية الاصطدام

أحد الأساليب هو نظرية الاصطدام للتفاعلات الكيميائية ، التي طورها ماكس تراوتز وويليام لويس في الأعوام 1916-1918. في هذه النظرية ، من المفترض أن تتفاعل الجزيئات إذا اصطدمت مع طاقة حركية نسبية على طول خط مراكزها التي تتجاوز هأ. تم العثور على عدد الاصطدامات الثنائية بين جزيئين مختلفين في الثانية لكل وحدة حجم [7]

أين نأ و نب هي كثافة عدد جزيئات أ و ب, دAB هو متوسط ​​قطرها أ و ب, تي هي درجة الحرارة التي يتم ضربها في ثابت بولتزمان كب للتحويل إلى وحدات طاقة ، و ميكرومترAB هي الكتلة المخفضة.

نظرية الحالة الانتقالية

تظهر معادلة Eyring ، وهي تعبير آخر شبيه بأرينيوس ، في "نظرية الحالة الانتقالية" للتفاعلات الكيميائية ، التي صاغها Wigner و Eyring و Polanyi و Evans في الثلاثينيات. يمكن كتابة معادلة Eyring:

قيود فكرة تنشيط طاقة Arrhenius تحرير

كل من طاقة تنشيط Arrhenius وثابت المعدل ك تم تحديدها تجريبيًا ، وتمثل المعلمات الخاصة بالتفاعلات المجهرية التي لا تتعلق ببساطة بطاقات العتبة ونجاح الاصطدامات الفردية على المستوى الجزيئي. ضع في اعتبارك تصادمًا معينًا (تفاعل أولي) بين الجزيئات A و B. ستحدد زاوية الاصطدام ، والطاقة الانتقالية النسبية ، والطاقة الداخلية (الاهتزازية على وجه الخصوص) فرصة أن ينتج عن التصادم جزيء المنتج AB. القياسات العيانية من E و ك هي نتيجة العديد من الاصطدامات الفردية مع معلمات تصادم مختلفة. لسبر معدلات التفاعل على المستوى الجزيئي ، تُجرى التجارب في ظل ظروف شبه تصادمية وغالبًا ما يُطلق على هذا الموضوع ديناميكيات التفاعل الجزيئي. [9]

هناك موقف آخر حيث يكون تفسير معلمات معادلة أرهينيوس قاصرًا في التحفيز غير المتجانس ، خاصة للتفاعلات التي تظهر حركية لانجموير-هينشلوود. من الواضح أن الجزيئات الموجودة على الأسطح لا "تصطدم" بشكل مباشر ، ولا ينطبق هنا مقطع عرضي جزيئي بسيط. بدلاً من ذلك ، يعكس عامل ما قبل الأسي السفر عبر السطح باتجاه الموقع النشط. [10]

توجد انحرافات عن قانون أرهينيوس أثناء التزجج في جميع فئات المواد المكونة للزجاج. [11] يتنبأ قانون أرهينيوس بأن حركة الوحدات الهيكلية (الذرات والجزيئات والأيونات وما إلى ذلك) يجب أن تتباطأ بمعدل أبطأ خلال التزجج مما هو ملاحظ تجريبيًا. بمعنى آخر ، تتباطأ الوحدات الهيكلية بمعدل أسرع مما يتوقعه قانون أرهينيوس. هذه الملاحظة معقولة على افتراض أن الوحدات يجب أن تتغلب على حاجز الطاقة عن طريق طاقة التنشيط الحراري. يجب أن تكون الطاقة الحرارية عالية بما يكفي للسماح بالحركة الانتقالية للوحدات مما يؤدي إلى التدفق اللزج للمادة.


حساسية درجة حرارة تحلل المواد العضوية في التربة - ماذا نعرف؟

تمثل المادة العضوية في التربة (SOM) أحد أكبر مستودعات الكربون على المستوى العالمي. وبالتالي ، فإن حساسية درجة الحرارة للجزء الأكبر من SOM وكسور SOM المختلفة هي عامل رئيسي في تحديد استجابة توازن الكربون الأرضي للاحترار المناخي. نقوم بتكثيف المعرفة المتاحة حول حساسية درجة الحرارة المحتملة وحساسية درجة الحرارة الفعلية للتحلل في الموقع ، والذي يعتمد في النهاية على توفر الركيزة. نقوم بمراجعة وتقييم النتائج المتناقضة لتقديرات حساسية درجة حرارة SOM السائبة وكسور SOM المختلفة. توضح النتائج المتناقضة الحاجة إلى تركيز البحث على الضوابط البيولوجية والفيزيائية الكيميائية لعمليات تثبيت وزعزعة الاستقرار SOM كأساس لفهم العلاقات السببية والخصائص الحركية للعمليات الرئيسية التي تحدد أحجام البركة ومعدلات دوران مجموعات SOM الوظيفية. الفهم الحالي هو أن حساسية درجة حرارة تمعدن SOM تحكمها العوامل التالية: (1) استقرار SOM ، (2) توفر الركيزة ، والذي يتم تحديده من خلال التوازن بين مدخلات المواد العضوية ، والاستقرار ، وتمعدن SOM ، (3) فسيولوجيا النباتات الدقيقة في التربة ، وكفاءتها في استخدام الركيزة ودرجة الحرارة المثلى و (4) الضوابط الفيزيائية والكيميائية لزعزعة الاستقرار وعمليات التثبيت ، مثل درجة الحموضة والحد من إمدادات المياه والأكسجين والمغذيات. نظرًا لأن النباتات الدقيقة في التربة هي كلي القدرة وظيفيًا وأن معظم SOM عالية العمر والاستقرار ، فإن الاعتماد على درجة الحرارة لمجمعات SOM المستقرة هو السؤال المركزي الذي يحدد مخزون C وتغيرات المخزون في ظل الاحتباس الحراري.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


شكل 1

الشكل 1. الاعتماد على درجة الحرارة الخامسالأعلى/كم لتقليل البيروفات المحفز بواسطة نازعة هيدروجين اللاكتات: (المربعات الزرقاء) Ldh-B أ الأليل الشائع للأسماك الموجودة في الطرف الجنوبي من النطاق ، و (الماس الأحمر) Ldh-B ب الأليل الشائع للأسماك في الطرف الشمالي. في كلتا الحالتين ، توجد نقطة تبديل لدرجة الحرارة (≈ 30 درجة مئوية للأليل ≈ 20 درجة مئوية للأليل ب) ، والتي فوقها تصبح طاقة التنشيط الظاهرة سالبة. بيانات من المرجع 2. يناسب الانحدار غير الخطي استخدام eq 8 وبرنامج Kaleidagraph.

Aledo et al. يذكر أن مجموعات البيانات في الشكل 1 توضح أنه ، أسفل نقطة تبديل درجة الحرارة (تيس) ، طاقة التنشيط الظاهرة موجبة ، Δح° (ب) و GT -هأ(قطة) وما فوق تيس, هأ(التطبيق) سلبي ، Δح° (ب) & lt -هأ(قط). المعنى الضمني هو أن الإنزيم يتحول من شكل أصلي واحد أدناه تيس إلى واحد مختلف أعلاه تيس، وتتميز هذه التطابقات المستقرة بطاقات تنشيط واضحة وعوامل تردد. هناك احتمال ثالث: الخامسالأعلى/كم قد تنخفض عند درجة حرارة عالية بسبب تمسخ الإنزيم أو تتكشف. يتم عزل هذه الإنزيمات من حيوانات المياه الباردة ، لذلك على الرغم من أن درجة حرارة 20-30 درجة مئوية تبدو منخفضة جدًا للتشويه ، إلا أنها ليست واردة. يمكن التعبير عن طاقة جيبس ​​الحرة للتكشف كـ (4) حيث تشير U إلى عملية التفتح أو التمسخ ، و Eيو و هـن تمثل الأشكال غير المطوية والأصلية للإنزيم. لو تييو هي درجة الحرارة التي يتكشف عندها الإنزيم بنسبة 50٪ (أي عند تي = تييو, كيو = 1) ، ثم (5) علاوة على ذلك ، باستخدام معادلة توازن الكتلة ، [Eن] + [إييو] = [E]توت، (6) أين Fن هو جزء الإنزيم الأصلي ، [E.ن]مكافئ/ [E]توت. الجمع بين مكافئ 4-6 ، Fن يمكن التعبير عنها كـ (7) مع ارتفاع درجة الحرارة ، Fن ينخفض ​​بالتالي ، ينخفض ​​تركيز الإنزيم الفعال ، وقد يكون هذا هو سبب الانخفاض في الخامسالأعلى/كم كما هو موضح في الشكل 1. المعادلة الصافية لاعتماد درجة الحرارة الخامسالأعلى/كم ثم تتكون من معادلة أرهينيوس مرات عامل تصحيح للهبوط Fن: (8) في الواقع ، تعطي المعادلة 8 ملاءمة جيدة إلى حد ما للبيانات الواردة في الشكل 1 (انظر الجدول 1).

أليلأتطبيق/ (ميكرول / دقيقة · ملغ إنز)هأ(التطبيق) / (كيلوجول / مول)Δس° (ب) / (كيلوجول / مول- ك)تييو/ درجة مئويةر 2
أ(2 ± 6) × 10 7 20 ± 100.37 ± 0.2742 ± 50.85
ب(2 ± 50) × 10 17 70 ± 500.32 ± 0.159 ± 90.81

كما هو موضح في الشكل 1 والجدول 1 ، يبدو أن نموذج التمسخ يناسب البيانات جيدًا إلى حد ما ، ومع ذلك ، هناك عدة أسباب للشك في أن هذا هو ما يحدث بالفعل. أولا، أتطبيق لأن كلا الأليلين مرتفع بشكل غير معقول ، أوامر الحجم أعلى من حد الانتشار (3) ثانية ، تييو = 9 درجة مئوية للأليل "ب" تبدو قيمة منخفضة بشكل غير معقول. أخيرًا ، والأهم من ذلك ، على الرغم من أن Place and Powers لم يبلغوا عن التحقق من تمسخ الإنزيم ، فإن قياساتهم لـ إلى الأمام لا يظهر التفاعل (أكسدة اللاكتات) انخفاضًا في النشاط عند درجات حرارة أعلى من 20-30 درجة مئوية. هناك يكون نقطة كسر في مخطط أرهينيوس لكلا الأليلين ، مع طاقة تنشيط أقل قليلاً فوق درجة حرارة التكسير ، لكن طاقة التنشيط في نطاق درجات الحرارة المرتفعة موجبة (ومتطابقة) لكلا الأليلين. إذا لم يتم ملاحظة التمسخ في نطاق درجة حرارة 5-40 درجة مئوية للتفاعل الأمامي ، فلا يمكن استخدامه لشرح انخفاض النشاط للتفاعل العكسي.

نموذج التحول المتقطع في تيس من طاقة التنشيط الظاهرة الموجبة إلى السلبية تتناسب أيضًا مع البيانات جيدًا ، كما هو موضح في مؤامرة Arrhenius ، الشكل 2 ، بافتراض عدم حدوث تمسخ ، ومفتاح توافق متقطع عند تيس = 30 درجة مئوية للأليل "أ" (المربعات الزرقاء) و 20 درجة مئوية للأليل "ب" (الماس الأحمر).


الملخص

على الرغم من أن الاستجابة الإيجابية لمعدلات تحلل المواد العضوية في التربة لدرجة الحرارة يُفترض أنها تنخفض مع النشاط الحيوي (التنفس الطبيعي للكربون) للمادة العضوية ، إلا أن الدراسات تدعم هذه الفكرة في بعض الأحيان فقط. أحد الأسباب المحتملة للتناقضات بين الدراسات هو عزل آفاق التربة في تجارب الحضانة ، مما قد يحد من تبادل الركائز بين الآفاق التي تحدث في الموقع وفي الحضانات التي تستخدم نوى سليمة ومتعددة الأفق ، وبالتالي قد تحد من تحفيز الأنشطة الميكروبية.

إلى أي مدى يؤثر عزل آفاق التربة الفردية على قدرتنا على التنبؤ بحساسية التنفس لدرجات الحرارة؟ تعتبر معالجة هذا السؤال أمرًا مهمًا ، لأن دراسات الحضانة كثيرًا ما تستخدم لتحديد معايير نماذج عملية النظام البيئي ولصياغة تنبؤات نوعية على الأقل بشأن زعزعة استقرار SOC المحتملة في سيناريوهات المناخ المستقبلية. لمعالجة هذا السؤال ، أجرينا ثلاث تجارب حضانة متوازية باستخدام التربة التي تم جمعها من مواقع غابات بودزوليك الشمالية في منطقتين متشابهتين في الغطاء النباتي ونوع التربة ، لكنهما يختلفان في المناخ. تكونت التجارب من (1) آفاق L ، F ، H سليمة غير متغيرة كوحدة كاملة (تسمى فيما بعد LFH) ، (2) آفاق معزولة من نفس LFH ، و (3) إعادة بناء LFH لتلك الآفاق المعزولة. تم تحضين التربة عند درجة حرارة 5 درجة مئوية و 10 درجة مئوية و 15 درجة مئوية مع فترة حضانة تزيد عن 430 يومًا مع قياس تنفس التربة عند 6 نقاط زمنية.

كان التنفس التراكمي أكبر في التربة التي تم جمعها من منطقة خط العرض الأعلى (المنطقة الباردة فيما بعد) بالنسبة لتلك التي تم جمعها من منطقة خط العرض الأدنى (فيما يلي المنطقة الدافئة) بغض النظر عن درجة حرارة الحضانة أو التجربة ، مما يشير إلى أن تربة المنطقة الدافئة أقل توفرًا بيولوجيًا. ومع ذلك ، تأثرت حساسية درجة الحرارة (Q10) لتنفس التربة بما إذا كانت الآفاق العضوية سليمة أو معزولة أو أعيد بناؤها. لم تكن استجابات الجهاز التنفسي لـ LFH المحسوبة من مجموع الآفاق المعزولة مختلفة بين المنطقتين (Q10 من 2.84 ± 0.10 و 2.72 ± 0.07 للمناطق الباردة والدافئة ، على التوالي). في المقابل ، كانت استجابات الجهاز التنفسي لـ LFH المعاد بناؤه الأكثر واقعية خلال التجربة بأكملها أعلى بشكل ملحوظ ، ومختلفة بين المناطق (3.52 ± 0.12 و 4.68 ± 0.16 للمناطق الباردة والدافئة ، على التوالي). تتوافق هذه النتائج مع الاتجاهات التي لوحظت في LFH ​​غير المتغير السليم ، وتتحدث عن الأهمية المحتملة لتبادل الركيزة بين آفاق التربة كمحرك لاستجابات الجهاز التنفسي المجمعة لدرجة الحرارة. قد يسهل تدفق الركائز القابلة للتغير عبر الآفاق أو فيما بينها تحلل ركائز معقدة نسبيًا تظهر طاقة تنشيط أعلى للتحلل. يمكن أن يؤدي هذا التبادل للركائز القابلة للتغير إلى تعزيز استجابات درجة حرارة أعلى نسبيًا لثاني أكسيد الكربون في التربة التنفسية2 خسائر. بناءً على هذه النتائج ، نقترح أن الفهم الكامل لحساسية درجة الحرارة لتحولات SOC يتطلب استخدام عينات التربة التي تشمل آفاق تربة متعددة.


الملخص

• تم تقييم تأثير الإمداد بالنيتروجين (N) على استجابة درجة الحرارة لامتصاص الجهاز التنفسي للجذر O2 (R) في العديد من الأنواع العشبية المزروعة في زراعة المحلول. تم تحويل النباتات المزروعة بالدفء (25:20 درجة مئوية ، نهارًا: ليلًا) التي تختلف في تركيز الجذر N إلى 13: 8 درجة مئوية لمدة 7 أيام للتأقلم مع البرودة. & # 13

• أظهرت المخططات اللوغاريتمية - اللوغاريتمية لتركيز الجذر R مقابل تركيز الجذر N على حد سواء أن R تزداد مع زيادة تركيز N الأنسجة ، بغض النظر عن درجة حرارة النمو. على الرغم من أن منحدرات الانحدار في مخططات اللوغاريتمات الخشبية لم تختلف بين النباتات الدافئة والنباتات ذات التأقلم البارد ، إلا أن النباتات ذات التأقلم البارد أظهرت اعتراضًا لمحور y أعلى من نظيراتها الدافئة. يشير هذا إلى أن التأقلم البارد للجذر R لا يعتمد كليًا على الزيادات التي يسببها البرد في تركيز الأنسجة N وأن علاقات القياس (أي معادلات الانحدار المجهزة بمخططات السجل- السجل) بين تركيز الجذر R و N ليست ثابتة. & # 13

• لم يتم العثور على اختلافات منهجية في المدى القصير Q10 (التغير النسبي في R لكل تغير في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية) ، أو درجة التأقلم البارد (كما تم قياسه بالفرق النسبي بين الجذور الدافئة والباردة المتأقلمة) بين الجذور المتباينة في تركيز الجذر N. وبالتالي فإن استجابة درجة حرارة الجذر R غير حساسة لتركيز الأنسجة N & # 13

• إن عدم حساسية قيم Q10 والتأقلم مع تركيز الأنسجة N يزيد من احتمالية أن الجذر R وحساسية درجة الحرارة يمكن التنبؤ بها لمجموعة من سيناريوهات العرض N & # 13


مجمدات معامل -80 درجة مئوية (مجمدات منخفضة للغاية)

ملائم. الشريك المناسب. الاختيار الصحيح.
تم تصميم مجمدات معامل Thermo Scientific -80 ° C ، والمعروفة أيضًا باسم المجمدات منخفضة جدًا (ULT) ، أولاً وقبل كل شيء لحماية العينات. تم تصميمها أيضًا لزيادة سعة التخزين إلى أقصى حد من خلال تقديم مجموعة من النماذج المستقيمة والصغيرة لاستيعاب مجموعة متنوعة من متطلبات البصمة المختبرية. تشمل الميزات الإضافية نماذج توفير الطاقة التي تلبي متطلبات الاستدامة الحالية. قم بحماية عيناتك باستخدام المجمدات المناسبة ذات درجة الحرارة المنخفضة للغاية والموفرة للطاقة ، اختر من بين منصات TSX أو Standard Performance (STP) أو منصات الأداء.

ملائم. الشريك المناسب. الاختيار الصحيح.
تم تصميم مجمدات معامل Thermo Scientific -80 ° C ، والمعروفة أيضًا باسم المجمدات منخفضة جدًا (ULT) ، أولاً وقبل كل شيء لحماية العينات.

  • مصمم لزيادة سعة التخزين إلى أقصى حد من خلال تقديم مجموعة من النماذج المستقيمة والصغيرة لاستيعاب مجموعة متنوعة من متطلبات البصمة المختبرية.
  • تشمل الميزات الإضافية نماذج توفير الطاقة التي تلبي متطلبات الاستدامة الحالية.
  • قم بحماية عيناتك باستخدام المجمدات المناسبة ذات درجة الحرارة المنخفضة للغاية والموفرة للطاقة والتي اخترتها من منصات TSX أو Standard Performance (STP) أو منصات الأداء.
  • الخدمة - اختر من 24/7 - الصيانة الوقائية

استخدم دليل اختيار ULT الخاص بنا ، أو تصفح محفظتنا أدناه ، أو اطلب من أحد خبرائنا المساعدة في تصميم حل خاص باحتياجاتك.


علم تغير المناخ: تحليل لبعض الأسئلة الرئيسية (2001)

مناخ

المناخ هو متوسط ​​حالة الغلاف الجوي والأرض أو المياه الموجودة تحته ، على نطاقات زمنية من المواسم وأطول. عادة ما يتم وصف المناخ من خلال إحصاءات مجموعة من المتغيرات الجوية والسطحية ، مثل درجة الحرارة ، والتساقط ، والرياح ، والرطوبة ، والغيوم ، ورطوبة التربة ، ودرجة حرارة سطح البحر ، وتركيز وسمك الجليد البحري. قد تكون الإحصائيات من حيث المتوسط ​​طويل الأجل ، بالإضافة إلى مقاييس أخرى مثل درجة الحرارة الدنيا اليومية ، أو طول موسم النمو ، أو تواتر الفيضانات. على الرغم من أن المناخ والتغير المناخي يتم تقديمهما عادةً بمصطلحات متوسطة عالمية ، فقد يكون هناك انحرافات محلية وإقليمية كبيرة عن هذه الوسائل العالمية. يمكن أن تخفف أو تبالغ في تأثير تغير المناخ في أجزاء مختلفة من العالم.

يساهم عدد من العوامل في تغير المناخ وتغير المناخ ، ومن المفيد تحديد مصطلحات التأثيرات المناخية ، وحساسية المناخ ، والتغير المناخي العابر للمناقشة أدناه.

التأثيرات المناخية

يمكن تعريف التأثير المناخي على أنه اضطراب مفروض في توازن طاقة الأرض. تتدفق الطاقة من الشمس ، معظمها في الأطوال الموجية المرئية ، وتعود مرة أخرى كإشعاع الأشعة تحت الحمراء طويل الموجة (الحرارة). زيادة سطوع الشمس ، على سبيل المثال ، هو تأثير إيجابي يميل إلى جعل الأرض أكثر دفئًا. من ناحية أخرى ، يمكن أن يؤدي ثوران بركاني كبير جدًا إلى زيادة الهباء الجوي (الجسيمات الدقيقة) في الجزء السفلي من الستراتوسفير (ارتفاعات 10 & ndash15 ميلًا) التي تعكس ضوء الشمس إلى الفضاء وبالتالي تقلل الطاقة الشمسية التي يتم توصيلها إلى سطح الأرض. هذه الأمثلة هي التأثيرات الطبيعية. تنتج التأثيرات من صنع الإنسان ، على سبيل المثال ، من الغازات والهباء الجوي الناتج عن حرق الوقود الأحفوري ، والتغيرات في سطح الأرض من التغيرات المختلفة في استخدام الأراضي ، مثل تحويل الغابات إلى أراضٍ زراعية. تميل تلك الغازات التي تمتص الأشعة تحت الحمراء ، أي غازات الدفيئة & ldquogreenhouse & rdquo ، إلى منع هذا الإشعاع الحراري من الهروب إلى الفضاء ، مما يؤدي في النهاية إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض. The observations of human-induced forcings underlie the current concerns about climate change.

The common unit of measure for climatic forcing agents is the energy perturbation that they introduce into the climate system, measured in units of watts per square meter (W/m 2 ). The consequences from such forcings are often then expressed as the change in average global temperature, and the conversion factor from forcing to temperature change is the sensitivity of Earth's climate system. Although some forcings&mdashvolcanic plumes, for example&mdashare not global in nature and temperature change may also not be uniform, comparisons of the strengths of individual forcings, over comparable areas, are useful for estimating the relative importance of the various processes that may cause climate change.

CLIMATE SENSITIVITY

The sensitivity of the climate system to a forcing is commonly expressed in terms of the global mean temperature change that would be expected after a time sufficiently long for both the atmosphere and ocean to come to equilibrium with the change in climate forcing. If there were no climate feedbacks, the response of Earth's mean temperature to a forcing of 4 W/m 2 (the forcing for a doubled atmospheric CO2) would be an increase of about 1.2°C (about 2.2°F). However, the total climate change is affected not only by the immediate direct forcing, but also by climate &ldquofeedbacks&rdquo that come into play in response to the forcing. For example, a climate forcing that causes warming may melt some of the

sea ice. This is a positive feedback because the darker ocean absorbs more sunlight than the sea ice it replaced. The responses of atmospheric water vapor amount and clouds probably generate the most important global climate feedbacks. The nature and magnitude of these hydrologic feedbacks give rise to the largest source of uncertainty about climate sensitivity, and they are an area of continuing research.

As just mentioned, a doubling of the concentration of carbon dioxide (from the pre-Industrial value of 280 parts per million) in the global atmosphere causes a forcing of 4W/ m 2 . The central value of the climate sensitivity to this change is a global average temperature increase of 3°C (5.4°F), but with a range from 1.5°C to 4.5°C (2.7 to 8.1°F) (based on climate system models: see section 4 ). The central value of 3°C is an amplification by a factor of 2.5 over the direct effect of 1.2°C (2.2°F). Well-documented climate changes during the history of Earth, especially the changes between the last major ice age (20,000 years ago) and the current warm period, imply that the climate sensitivity is near the 3°C value. However, the true climate sensitivity remains uncertain, in part because it is difficult to model the effect of cloud feedback. In particular, the magnitude and even the sign of the feedback can differ according to the composition, thickness, and altitude of the clouds, and some studies have suggested a lesser climate sensitivity. On the other hand, evidence from paleoclimate variations indicates that climate sensitivity could be higher than the above range, although perhaps only on longer time scales.

TRANSIENT CLIMATE CHANGE

Climate fluctuates in the absence of any change in forcing, just as weather fluctuates from day to day. Climate also responds in a systematic way to climate forcings, but the response can be slow because the ocean requires time to warm (or cool) in response to the forcing. The response time depends upon the rapidity with which the ocean circulation transmits changes in surface temperature into the deep ocean. If the climate sensitivity is as high as the 3°C mid-range, then a few decades are required for just half of the full climate response to be realized, and at least several centuries for the full response. 1

Such a long climate response time complicates the climate change issue for policy makers because it means that a discovered undesirable climate change is likely to require many decades to halt or reverse.

Increases in the temperature of the ocean that are initiated in the next few decades will continue to raise sea level by ocean thermal expansion over the next several centuries. Although society might conclude that it is practical to live with substantial climate change in the coming decades, it is also important to consider further consequences that may occur in later centuries. The climate sensitivity and the dynamics of large ice sheets become increasingly relevant on such longer time scales.

It is also possible that climate could undergo a sudden large change in response to accumulated climate forcing. The paleoclimate record contains examples of sudden large climate changes, at least on regional scales. Understanding these rapid changes is a current research challenge that is relevant to the analysis of possible anthropogenic climate effects.

1 The time required for the full response to be realized depends, in part, on the rate of heat transfer from the ocean mixed layer to the deeper ocean. Slower transfer leads to shorter response times on Earth's surface.



تعليقات:

  1. Andres

    انت لست على حق. أنا مطمئن. أقترح ذلك لمناقشة. اكتب لي في PM ، سنتواصل.

  2. Taher

    هل هناك فقط بريق لامع أو تغطية شاملة على جدول الأعمال؟ ثم لدي الكثير من الأفكار ، لكنني لا أعرف كيفية تصورها ...

  3. Samurisar

    أعتقد أنك مخطئ. يمكنني إثبات ذلك. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM.

  4. Izsak

    إجابة رائعة



اكتب رسالة