16_efeito_estufa
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Interaco da Radiao com a Matria
Maria do Anjo Albuquerque
J sabemos que: As radiaes eletromagnticas tm comportamento ondulatrio e corpuscular. Cada radiao apresenta as suas caractersticas individuais; Os corpsculos de luz denominam-se fotes; Cada foto transporta um quantum de energia;
Os corpos emitem radiaes e, quanto
maior for a sua temperatura maior ser a
energia das radiaes emitidas.
A temperatura superfcie do Sol
6000C logo emite essencialmente na
zona do visvel.
Felizmente s uma parte da luz do Sol
atravessa a atmosfera alguns gases da atmosfera funcionam como filtros solares.
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Interaco da Radiao com a Matria
Maria do Anjo Albuquerque
O que acontece quando a radiao solar atinge a
atmosfera da Terra?
Absorvida Refletida Transmitida
A absoro de energia pelas espcies (tomos, molculas ou ies), dependendo da energia que absorvem pode conduzir : excitao das espcies (troposfera e estratosfera); ionizao (essencialmente na ionosfera)
Dependendo dos
materiais com os
quais vai interagir a
radiao pode sofrer
um dos 3 fenmenos:
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Interaco da Radiao com a Matria
Maria do Anjo Albuquerque
O que sucede aos tomos e s molculas
excitadas?
Tornam-se mais reativas. Podem reagir com outras molculas, ionizar-se, decompor-se originando ies ou radicais, etc.
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Formao de radicais Energia de dissociao
Para se dissociar, cada molcula precisa de um valor mnimo de energia, que se chama energia de dissociao.
Maria do Anjo Albuquerque
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Maria do Anjo Albuquerque
Aging - envelhecimento Burning - queimadura
A radiao UV uma gama importante do espetro eletromagntico.
O2; N2 O2; O3
termosfera
Termosfera Estratosfera
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Radiao ultravioleta
Maria do Anjo Albuquerque
Radiao UV-A: a menos energtica. pouco retida pela atmosfera e penetra na pele humana, podendo causar danos em profundidade.
Radiao UV-B: perigosa para o ser humano, sendo responsvel pelas queimaduras solares (eritreia). retida em grande parte pelo ozono (O3) estratosfrico e tambm pelo oxignio (02)
Radiao UV-C: a mais energtica e, por isso, a mais perigosa para o ser humano. Felizmente praticamente toda absorvida pelo oxignio (02) e azoto (N2) presentes na termosfera.
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Radiao infravermelha
Parte da radiao IV proveniente do Sol filtrada pelo vapor de gua (H20) e dixido de carbono (C02) existente na atmosfera. Estes dois gases desempenham um papel fundamental no efeito de estufa.
Maria do Anjo Albuquerque
A radiao IV tambm uma gama importante do espetro
eletromagntico.
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Efeito de Estufa 1. A radiao visvel e parte da radiao UV atravessam a atmosfera e incidem na Terra aquecendo a sua superfcie. 2. Como resultado desse aquecimento a superfcie terrestre emite energia sob a forma de radiao IV. 3.Os gases com efeito de estufa (GEE) que deixam passar a radiao solar vo contudo absorver grande parte da radiao IV emitida pela Terra ocorrendo a excitao das molculas desses GEE.
Maria do Anjo Albuquerque
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Consequncias do efeito de estufa
Maria do Anjo Albuquerque
Parte da radiao (IV) resultante da desexcitao do CO2 reemitida para o exterior mas outra parte enviada para a superfcie da Terra o que contribui para um acrscimo da sua temperatura.
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Principais Gases com efeito de estufa
Maria do Anjo Albuquerque
O Protocolo de Quioto determina sete
gases cujas emisses devem ser
reduzidas:
CO2 - Dixido de Carbono
N2O - xido nitroso
CH4 - Metano
CFCs Clorofluorcarbonetos HFCs - Hidrofluorcarbonetos
PFCs - Perfluorcarbonetos
SF6 - Hexafluoreto de enxofre
Toronto Conference on the Changing
Atmosphere, no Canad (outubro de 1988)
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Parmetros que influenciam a temperatura da atmosfera
A temperatura da atmosfera depende de dois parmetros:
Da proximidade em relao ao solo. Das radiaes solares que a atravessam.
Ao entrarem na atmosfera terrestre, as radiaes colidem com as partculas a existentes, transferindo para elas a energia que transportam.
Maria do Anjo Albuquerque
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A absoro de energia pode causar dois efeitos:
Efeito trmico. As partculas utilizam a energia absorvida
para aumentar a sua energia cintica, o que faz aumentar a sua temperatura.
Efeito qumico. As partculas absorvem a energia das
radiaes a qual servir para desencadear reaes qumicas.
Efeitos produzidos pela absoro de energia
Maria do Anjo Albuquerque
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As partculas absorvem as radiaes solares que servem para:
- quebrar ligaes dentro das molculas. - ionizar tomos ou molculas.
Efeito qumico da radiao solar
Estas reaces qumicas desencadeadas pela aco da luz chamam-se reaces fotoqumicas ou fotlise.
Maria do Anjo Albuquerque
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As reaes qumicas que levam rutura de ligaes dentro das molculas ocorrem, principalmente, na parte superior da troposfera e na estratosfera.
Efeito qumico da radiao solar
Da dissociao destas molculas resultam espcies muito reativas por terem um eletro desemparelhado representado por () Essas espcies chama-se radicais livres:
OH O Cl Br
Maria do Anjo Albuquerque
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Formao de radicais
Maria do Anjo Albuquerque
=230-280 nm
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Formao de radicais
O radical OH um dos mais abundantes na troposfera; muito reativo; Pode desencadear reaes inflamatrias, envelhecimento e a longo prazo mutaes nas clulas.
Maria do Anjo Albuquerque
No entanto os radicais OH degradam a maioria dos hidrocarbonetos na atmosfera e intervm na formao do ozono e na converso dos xidos de azoto. So portanto excelentes agentes de limpeza da atmosfera.
Na troposfera
Na estratosfera
Na estratosfera formam-se radicais derivados de compostos clorados e bromados ou pela reao dos tomos de cloro com o ozono (o que diminui a camada de O3)
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Formao de radicais
Maria do Anjo Albuquerque
A partir dos fogos florestais e dos oceanos libertam-se para a atmosfera compostos clorados como o CH3Cl que ao absorverem radiao UV podem formar radicais muito reativos capazes de perturbar os equilbrios existentes na atmosfera.
Por ao da radiao UV
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Formao de radicais
Maria do Anjo Albuquerque
As radiaes provenientes do Sol vo sendo absorvidas medida que vo penetrando na atmosfera. A camada de Ozono estratosfrico desempenha um papel importante nesta funo.
UV
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As radiaes absorvidas na parte de cima da troposfera tm energia suficiente para dissociar grande parte das molculas de gases a existentes, mas no para as ionizar. Eis a razo porque a se formam preferencialmente radicais livres.
A
B
C
Maria do Anjo Albuquerque
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Na Termosfera, e em menor grau na Mesosfera, as radiaes absorvidas so mais energticas, radiaes UV de energia superior a 9,9 x 10-19, suficientes para formar ies.
Formao de ies Termosfera e Mesosfera
A energia radiante que ao chocar com uma molcula superior necessria para a ionizao da molcula fica disponvel para aumentar a energia cintica das partculas, Ec, aps a reao fotoqumica. Assim se explica que a termosfera seja a camada da atmosfera onde as partculas atingem a temperatura mais elevada.
Maria do Anjo Albuquerque
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Formao de ies Termosfera e Mesosfera
Para uma mesma espcie a energia de dissociao inferior s energia de ionizao dessa espcie.
Maria do Anjo Albuquerque
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Espcies qumicas presentes na Termosfera
Na termosfera para alm das molculas de e de e dos correspondentes radicais livres, h uma elevada quantidade de ies positivos e de eletres livres da a parte inferior da termosfera ser
designada por Ionosfera.
Na Termosfera verifica-se:
- A ionizao das partculas existentes formao, sobretudo, de e mas tambm de O+; - Aumento da energia cintica destas partculas, devido ao excesso de energia absorvida relativamente ao efeito qumico, dissociao e ionizao.
Maria do Anjo Albuquerque
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Maria do Anjo Albuquerque
Formao de ies na Termosfera
absoro 1313 kJ/mol
absoro 1205 kJ/mol
absoro 890 kJ/mol
A ao da atmosfera como filtro de radiao UV-C pode ser explicada por diversas reaes de ionizao, de tomos e molculas que ocorrem na termosfera, como por exemplo:
Estas reaes ocorrem custa da absoro de energia das radiaes ultravioleta e explicam a capacidade filtrante da atmosfera para as radiaes UV-C. A posterior captura de eletres por parte dos ies faz-se custa de libertao de energia sob a forma de calor. A absoro de energia com valores superiores energia de ionizao conduz a uma maior energia dos ies e dos eletres ejetados. Estes dois fenmenos explicam as elevadas temperaturas na termosfera
IMPORTANTE