این روزا وقتی از کنار یه ماشین روشن رد میشم، گرمای غیرقابل تحملی رو میچشم. یه جوری که بدم نمیاد یه تقه ی حتی کوچیک به راننده ماشین بزنم که بابا حداقل خودت تو ماشین خنک شدی، یه کم هم خاموشش کن ما کمتر بپزیم.
امروز جایی خوندم که «فقط یک سومِ انرژی حاصل از سوختن بنزین باعث حرکت خودرو می‌شود، دوسومِ دیگر به صورت گرما از اگزوز و موتور خودرو خارج می‌شود!»
به نظرتون چقد از هوای گرم این روزا ناشی از سهم خودروهاس؟ و اگه ماشینا نبودن هوا الان، در اواخر تیرماه در منطقه تهران، از لحاظ گرما-سرما چطور بود؟
فرض کنیم تهران یک شهر ۲۰ کیلومتر در ۲۰ کیلومتری باشد. این تخمین با نگاهی به نقشه قابل قبول است. حالا فقط هوایی که در صد متر اول سطح زمین قرار دارد را در نظر بگیرید. این حجم معادل است با 4 \times 10^{10} m^3 یا 5 \times 10^{10} Kg هوا. در این محاسبه اولیه وزش باد را نادیده می‌گیریم. انتقال انرژی به لایه‌های بالاتر را هم نادیده می‌گیریم. هر چند این فرض‌ها خیلی غیر واقعی است اما احساسی از مرتبه بزرگی اعداد به ما می‌دهد.
یک خودروی استاندارد ۳۵ مگاژول در هر لیتر انرژی مصرف می‌کند که در شرایط ترافیک تهران بیشترش به صورت گرما اتلاف می‌شود. آمارها می‌گویند، در تهران حدود ۳ میلیون خودرو تردد می‌کند. ما فرض می‌کنیم یک میلیون خودرو در تهران تردد می‌کند. فرض کنید هر خودرو در هر ساعت یک لیتر بنزین مصرف کند. بنابراین در هر ساعت ۳.۵ \times 10^{1۳} J انرژی وارد این حجم از هوا می‌شود (پاراگراف اول را ببینید).
ظرفیت گرمایی هوا در حجم ثابت 700 \, J/Kg است. بنابراین انرژی خارج شده از ماشین‌ها در طول یک ساعت، می‌تواند در حدود یک درجه دمای ۲۰ کیلومتر در ۲۰ کیلومتر در ۱۰۰ متر از هوا را افزایش دهد.
برای محاسبه دقیق این مسئله می‌توانیم معادله انتقال حرارت را با دانستن دمای هوای سطح زمین و دمای هوا در ارتفاع مثلا یک کیلومتری از سطح زمین حل کنیم. در این شرایط البته بازهم چندین فرض برای ساده‌سازی ضروری است. یکی این که دما همه جا روی سطح یکسان باشد و تنها اختلاف دما را در ارتفاع در نظر بگیریم. دیگر این که وزش باد را در نظر نگیریم چرا که در این صورت دانستن سرعت باد و دمای مناطق اطراف تهران هم ضروری است.
ممنون بابت این تخمین جالب 
یه نکته ی ظریف در این مدلسازی، در نظر گرفتن حجمی از هوا در ارتفاع ۱۰۰ متری هست، اگه فرض کنیم به هر دلیلی جریان هوای خوبی در تهران وجود نداره و با فرض اینکه هوا رسانای ضعیفیه، و مثلا فقط ۱۰ متر ارتفاع بالا سرمون رو به عنوان حجم هوای تحت تاثیر در نظر بگیریم، جواب به جای یه درجه ، ده درجه میشه که اختلاف دمایی قابل توجهیه.
دیروز ساعت ۸:۳۰ عصر که اصولا سایه هست دیگه، تو انقلاب راه میرفتیم، و در حال پختن از گرما، به دانشگاه تهران که رسیدیم اصلا انگار وضعیت چرخید! صرف وجود چند درخت بلند و سایه دار، کلا باعث خنکای محیط شده بود. نمیتونم بگم چند درجه اختلاف دمای قبل و در کنار دانشگاه بود، ولی هر چی بود ملموس بود (مثلا شاید اگه ۴-۵ درجه). وجود درخت از دو لحاظ خوبه برا خنکای هوا، هم سایه ش مانع گرم شدن هوای اون منطقه میشه و هم خود درخت اصلا مشابه یه کولر طبیعی هست.
ایا میشه تاثیر وجود درخت ها در خنکا و گرمای هوا رو هم یه جور تخمین زد؟
آب درخت‌ها توسط فرایند transpiration تبخیر میشه. جالب این که ۱۰ درصد کل رطوبت داخل هوا از همین درختان ناشی میشه. بنابراین، درختان نه تنها در خنک شدن زمین نقش بزرگی دارند بلکه در تنظیم رطوبت هم موثر هستند.
از یک درخت چنار در هر ساعت ۱۰ لیتر آب بخار می‌شود. برای تبخیر ۱۰ لیتر آب در دمای بیست درجه، ۲۵ مگاژول انرژی لازمه. بنابراین هر درخت در هر ساعت حداقل ۲۵ مگاژول انرژی برای تبخیر آب جذب می‌کند. اگر این عدد را با انرژی گرمایی آزاد شده توسط یک خودرو (۳۵ مگاژول در هر ساعت) مقایسه کنیم، به این نتیجه می‌رسیم که یک درخت چنار تقریبا به همان اندازه‌ای زمین را خنک می‌کند که یک خودرو زمین را گرم‌تر می‌کند.
باید انرژی‌ای که درخت برای فوتوسنتز جذب می‌کند را حساب کنیم. فکر می‌‌کنم میزان قابل توجهی باشد.
عجب سوال و جواب خوبی…
توی نگاه اول به سوال با ذهنم رسید که خوب نه چه ربطی داره ما با یه سیستم باز طرف هستیم که محیطش جهان هست (با تقریب لحظه ای که به ذهن من رسید) و حجم دمای تولید شده نمی تونه دمای محیط رو بالا ببره ولی با توضیحات خیلی سریع فهمیدم که متفاوت هست نسبت به این حالت.
یه نکته که به ذهن من رسید اینه که فکر می کنم تقربن تمام انرژی سوخت در نهایت تولید حرارت میکنه چون حرکت هم غلبه بر اصطکاک هست اون هم ایجاد حرارت می کنه.
توی شهر های جنوبی که استخراج نفت دارن و طی این پروسه از گاز ترش برای استخراج استفاده می شه و بعد این گاز ترش توی محیط سوزانده می شه چقدر در دمای شهر های اطراف میتونه موثر باشه؟
عوامل زیادی هستند که باعث میشن زمین گرم تر از قبل بشه:
برای مثال زمانی که سوخت‌های فسیلی را می‌سوزانیم، در حقیقت داریم انرژی نهان درونشان را آزاد می‌کنیم. همینطور در مورد سوخت‌های هسته‌ای که چند گرم از اون‌ها انرژی زیادی درونش داره.
گازهای گلخانه‌ای که تعادل گرمایی زمین را بر هم می‌زنند.
جنگل‌ها و رودخانه‌ها در حقیقت ریه و رگ‌های زمین هستند که از بین بردنشان عواقب جبران ناپذیری دارد.
زمین هم را‌ه‌هایی برای حفظ تعادل دما داره:
زمین خودش را بازسازی میکنه اما دقیقا مشکل اینجاست که سرعت تخریب زمین توسط بشر خیلی سریع‌تر از سرعت بازسازی زمین است.