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André Corrêa / Propriedades do Ar / 09-2012
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Definição de ar: Muitas são as
situações do nosso dia-a-dia em que
percebemos a presença de ar. Quando
sentimos a brisa suave no nosso rosto,
quando o vento sopra forte balançando os
galhos das árvores, quando respiramos e
sentimos o ar entrando e saindo dos nosso
pulmões, estamos percebendo a presença
do ar.
Não podemos ver o ar nem tocá-lo. Ele é
invisível, incolor (não tem cor) e inodoro
(não tem cheiro). Mas existe, tem peso e
ocupa espaço.
Composição da Atmosfera: A atmosfera, camada gasosa que envolve a terra, é
composta por diversos gases, vapores,
microrganismos e outras partículas. Alguns destes
componentes são sempre encontrados no ar e
constituem quase a sua totalidade, sendo, portanto
denominados componentes constantes. Outros não
aparecem de forma tão frequente quanto os primeiros
e sua presença na atmosfera depende de alguns
fatores (clima, ventos, poluição) e, por isso, são
denominados componentes variáveis do ar
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AR Gás Nitrogênio
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Gases Nobres
Gás Carbônico
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AR Gás Nitrogênio
Vapor de água
Materiais
particulados
Gases Nobres
Gás Carbônico
Gás Oxigênio
78%
21%
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%
Variad
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Componentes constantes do ar
Nitrogênio – 78% do ar atmosférico são compostos pelo gás nitrogênio (N2), sendo,
portanto, o componente mais abundante do ar. Este gás é formado pela união de dois
átomos de nitrogênio e é o mais leve de todos os gases que se conhece: sua densidade
pode ser até 14 vezes menor do que a do ar.
Oxigênio – Este gás aparece na atmosfera numa proporção de aproximadamente 21%.
O gás oxigênio (O2) é indispensável à respiração celular: ao ser inspirado, ele é levado
até todas as células do organismo e reage com o açúcar (C6H12O6), produzindo água
(H2O),
gás carbônico (CO2) e a energia necessária à realização de todas as atividades do corpo.
As plantas produzem oxigênio durante a fotossíntese (num mecanismo praticamente
inverso à respiração celular), liberando-o à atmosfera. Além disso, o oxigênio também
é o principal comburente, ou seja, ele “alimenta” o processo de combustão.
Gás carbônico (ou dióxido de carbono) – Este gás é um dos produtos da respiração
celular, sendo liberado ao ambiente. As plantas utilizam o gás carbônico no processo de
fotossíntese, produzindo a partir dele a sua reserva de açúcares. Uma das causas do
efeito estufa é o excesso deste gás na natureza, o que se deve à queima de combustíveis
fósseis, os combustíveis formados pela decomposição da matéria orgânica (petróleo,
carvão e gás natural).
Gases nobres– também conhecidos como gases raros, os gases nobres pertencem ao
grupo 18 da tabela periódica, cujos membros são: hélio (He), neônio (Ne), argônio
(Ar), criptônio (Kr), xenônio (Xe) e radônio (Rn). Estes gases são os componentes
menos abundantes da atmosfera.
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AR Gás Nitrogênio
Vapor de água
Materiais
particulados
Gases Nobres
Gás Carbônico
Gás Oxigênio
78%
21%
0,96
%
Variad
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Componentes variáveis do ar
Vapor d’água – O vapor d’água é proveniente da evaporação das águas dos oceanos,
rios e lagos pelo calor solar, e sua quantidade presente no ar atmosférico varia de
acordo com a temperatura, a região do planeta, a estação do ano, entre outros fatores.
Alguns fenômenos importantes à vida se devem ao vapor d’água, como a formação
das nuvens, a chuva e a neve.
Fuligem – a fuligem é um material espesso formada por átomos de carbono ligados
desordenadamente, e é resultante da combustão incompleta de compostos orgânicos,
como, por exemplo, combustíveis fósseis, tabaco, madeira, entre outros. Tal
substância pode causar danos à saúde humana, em especial, problemas respiratórios.
Poeira – também conhecida como pó, a poeira consiste num conjunto de partículas
sólidas lançadas no ar por meio de ventos, demolições, erosão do solo, desgastes de
materiais. Os grãos de pólen, fiapos de algodão, lã, poeira de carvão, pó de rocha e pó
de materiais de construção são alguns exemplos de poeira.
Microrganismos – na atmosfera, os microrganismos estão presentes em grandes
quantidades. Normalmente, eles se encontram associados à poeira e são causadores de
diversas doenças, entre elas a gripe, tuberculose, pneumonia e tétano.
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Troposfera
A troposfera é a camada mais próxima da
superfície terrestre. Nela se formam as
nuvens e ocorrem as chuvas, os ventos e
os relâmpagos.
Na troposfera concentra-se a maior
quantidade do gás oxigênio que os seres
vivos utilizam na respiração.
Estratosfera
Nessa camada, a umidade (presença de
vapor de água) é quase inexistente. Há
baixa concentração de gás oxigênio, e o
ar, em geral, apresenta-se rarefeito. Na
estratosfera encontra-se o gás ozônio
(gás cuja, molécula é formada por 3
átomos de oxigênio, O3). Essa camada
filtra os raios ultravioletas do Sol,
evitando assim danos aos seres vivos. Na
troposfera, porém, o ozônio, quando
presente, é considerado um poluente.
Nessa região atmosférica não ocorrem as
turbulências provocadas pelos
fenômenos meteorológicos, comuns na
troposfera; por isso os vôos mais longos
e feitos por grandes aviões ocorrem nessa
camada.
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Mesosfera
É uma camada também rica em gás
ozônio. Apresenta baixas temperaturas.
Ionosfera ou termosfera
Nessa camada o ar é muito rarefeito e
existem partículas carregadas de
eletricidade. Essas partículas possibilitam
a transmissão de ondas de rádio e
similares a grandes distâncias.
Exosfera
É a ultima camada da atmosfera, isto é, o
limite entre nosso planeta e o espaço
cósmico. Nessa camada predomina gás
hidrogênio. O ar é muito rarefeito e as
moléculas de gás "escapam"
constantemente para o espaço. É onde
costumam ficar os satélites artificiais.
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Gás Nitrogênio Gás Nitrogênio
Gás Nitrogênio Gás Nitrogênio
Gás Nitrogênio Gás Nitrogênio Gás Carbônico
Gás Oxigênio
Gás Oxigênio Gás Oxigênio
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Gás Hélio Gás Neônio
Gás Hidrogênio Gás Neônio
Gás Argônio
Gás Metano
Gás Criptônio
O ar atmosférico é incolor, inodoro e transparente, mas
é como as outras substâncias tem um certo peso. Em
certas condições padronizadas a densidade do ar à
superfície é de 1,293 grama por litro.
Uma massa de ar corresponde a uma grande porção de ar
da troposfera com características físicas de temperatura,
umidade, densidade, etc., com elevado grau de
homogeneidade. Consoante o local onde a massa de ar tem
origem, adquire diferentes designações, tais como: massa
de ar tropical marítima, massa de ar tropical continental,
massa de ar polar, etc.
Nevoeiro formado pela invasão do ar quente e úmido
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Compressibilidade é a propriedade que o ar tem de
alterar seu volume quando comprimido, ou seja, quando
sujeito a uma força externa, essa propriedade que o faz
o ar diminuir de volume. Para demonstrar essa
propriedade, a experiência da seringa é bastante útil,
pois quando tapamos seu orifício, fica difícil de
empurrar o êmbolo até o fim, comprovando que o ar
esta comprimido na seringa.
Elasticidade é a propriedade que o ar tem de voltar ao seu
volume inicial. Para comprovarmos experimentalmente essa
propriedade, é só fazermos o experimento inverso da
compressibilidade, puxando a seringa ao invés de empurrá-
la. Ao puxar e soltar a seringa, comprovamos que ela volta a
sua posição de origem, comprovando a elasticidade do ar.
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Pelo fato do ar possuir massa, ele também possui
peso, portanto ele é atraído pela gravidade terrestre,
que é a força que puxa todas as ciosas para seu
centro.
Uma bexiga cheia de ar tem mais massa que uma
bexiga vazia. Por quê?
Essa pergunta pode ser respondida através de uma
das propriedades do ar, a massa. A bexiga que está
cheia terá uma grande quantidade de ar dentro dela,
portanto, apresentará um peso. Já a bexiga que está
vazia, não apresentará um peso considerável, já que
sua massa se relaciona com a quantidade de ar
presente em seu interior.
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O ar exerce pressão. A massa de ar atmosférico exerce pressão sobre
a superfície da Terra, que é a pressão atmosférica.
Em geral, não sentimos os efeitos da pressão atmosférica porque o ar
atmosférico penetra no nosso organismo. Dos pulmões ele passa para
o sangue e outros líquidos do corpo, exercendo de dentro para fora
uma pressão igual à pressão atmosférica.
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Pressão atmosférica é a pressão exercida pela atmosfera num
determinado ponto. É a força por unidade de área, exercida pelo ar
contra uma superfície. Se a força exercida pelo ar aumenta em um
determinado ponto, conseqüentemente a pressão também aumentará.
A pressão atmosférica é medida por meio de um equipamento
conhecido como barômetro. Essas diferenças de pressão têm uma
origem térmica estando diretamente relacionadas com a radiação solar
e os processos de aquecimento das massas de ar. As unidades
utilizadas são: polegada ou milímetros de mercúrio (mmHg),
quilopascal (kPa), atmosfera (atm), milibar (mbar) e hectopascal
(hPa), sendo as três últimas, as mais utilizadas no meio científico.
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Se denomina resistência aerodinâmica, ou simplesmente
resistência, ao componente da força que sofre um corpo
ao mover-se através do ar na direção da velocidade
relativa entre o ar e o corpo. A resistência é sempre de
sentido oposto a tal velocidade, pelo que habitualmente se
diz dela que é a força que se opõe ao avanço de um corpo
através do ar.
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Aerodinâmica é parte da Física que estuda a força do ar
sobre os corpos sólidos em movimento e a dinâmica dos
fluidos. Ao projetar automóveis e aeronaves, os engenheiros
e cientistas tiveram que estudar os princípios da
aerodinâmica para criar modelos que suportassem a
resistência do ar e mantivessem o desempenho.
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1.Definição: O fogo é uma manifestação de combustão rápida com
emissão de luz e calor.
O fogo é constituído por três entidades distintas, que compõem o
chamado "Triângulo do Fogo". São eles o combustível (aquilo que
queima, como a madeira), o comburente (entidade que permite a
queima, como o oxigênio) e o calor. Sem uma ou mais dessas
entidades, não pode haver fogo.
2. Fundamento: O fogo tem início e irá durar se houver suprimento
contínuo de um combustível, de calor e de um comburente
(oxigênio). O calor de ignição necessário para se iniciar o fogo, na
prática é dado por uma fonte de calor como uma faísca, um fósforo,
um raio, etc. Na falta de pelo menos um dos componentes,
didaticamente descritos no triangulo do fogo o fogo não se inicia, ou
se estiver aceso, se apaga.
Com efeito, pode-se extinguir o fogo retirando-se o calor, por
resfriamento (jogando-se água, que faz com que o fogo perca calor)
ou removendo-se o oxigênio (usando-se CO2 ou abafando-se o fogo)
ou ainda retirando-se o combustível (madeira, gasolina, gás, etc.).
Comburente: é a entidade que
permite a queima, como o
oxigênio.
Combustível: aquilo que
queima, como a madeira.
Calor: Ignição que inicia o
fogo.
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Pressão atmosférica é a pressão exercida pela atmosfera num
determinado ponto. É a força por unidade de área, exercida pelo ar
contra uma superfície. Se a força exercida pelo ar aumenta em um
determinado ponto, conseqüentemente a pressão também aumentará.
A pressão atmosférica é medida por meio de um equipamento
conhecido como barômetro. Essas diferenças de pressão têm uma
origem térmica estando diretamente relacionadas com a radiação solar
e os processos de aquecimento das massas de ar. As unidades
utilizadas são: polegada ou milímetros de mercúrio (mmHg),
quilopascal (kPa), atmosfera (atm), milibar (mbar) e hectopascal
(hPa), sendo as três últimas, as mais utilizadas no meio científico.
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O ar quando aquecido faz com que suas moléculas fiquem
agitadas e expandem-se, ocupando mais espaços.
O contrário é verdadeiro, isto é, quando resfriado o ar,
suas moléculas tendem a ficar próximas e reduzem sua
agitação, ocupando menos espaço.
Ar frio Ar quente
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O termo clima corresponde ao conjunto de condições atmosféricas que
ocorrem com mais freqüência em uma determinada região. Por
exemplo, na caatinga, no Nordeste brasileiro, o clima é quente e seco,
podendo ocorrer chuvas. Mesmo quando o tempo está chuvoso, o clima
permanece o mesmo (quente e seco).
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O termo tempo corresponde a uma situação de momento.
Indica o estado atmosférico em determinado tempo e lugar.
Hoje, onde você mora, pode estar chovendo, mas amanhã
poderá estar ensolarado. Pela manhã, pode estar muito calor e
à tarde todos serem surpreendidos pela chegada de uma frente
fria.
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O vento é um fenômeno meteorológico formado pelo movimento do ar na atmosfera. O vento é gerado
através de fenômenos naturais como, por exemplo, os movimentos de rotação e translação do Planeta
Terra.
Existem vários fatores que podem influenciar na formação do vento, fazendo com que este possa ser
mais forte (ventania) ou suave (brisa). Pressão atmosférica, radiação solar, umidade do ar e evaporação
influenciam diretamente nas características do vento.
Quando há uma formação de massa de ar quente na superfície terrestre , esta sobre e desce uma grande
massa de ar frio.
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Agora vamos pensar: Em dias quentes, à beira-mar, algumas horas depois do amanhecer, pode-se sentir
uma brisa agradável vinda do mar. Como podemos explicar isso?
O Sol aquece a água do mar e a terra. Mas a terra esquenta mais rápido que o mar. O calor da terra aquece
o ar logo acima dela. Esse ar fica mais quente, menos denso e sobe. A pressão atmosférica nessa região se
torna menor do que sobre o mar. Por isso, a massa de ar sobre o mar, mais fria, mais densa e com maior
pressão, se desloca, ocupando o lugar do ar que subiu. Então esse ar aquece, e o processo se repete.
O movimento horizontal de ar do mar para a terra é chamado brisa marítima e acontece de dia.
De noite ocorre o contrário: a terra esfria mais rápido que o mar, já que a água ganha e perde calor mais
lentamente que a terra. O ar sobre o mar está mais aquecido (o mar está liberando o calor acumulado
durante o dia) e sobe. Então, o ar frio da terra se desloca para o mar. É a brisa terrestre.
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As massas de ar são grandes porções de ar que apresentam condições internas de temperatura,
pressão e umidade relativamente homogêneas, influenciadas pela região onde são formadas.
O local de formação da massa de ar é denominado região de origem, é neste local que a massa de ar
irá adquirir suas características de temperatura, pressão e umidade.
Fisicamente, a umidade
relativa é definida como a
razão da quantidade de vapor
de água presente numa porção
da atmosfera (pressão parcial
de vapor) com a quantidade
máxima de vapor de água que
a atmosfera pode suportar a
uma determinada temperatura
(pressão de vapor). A umidade
relativa é uma importante
variável (medida) usada na
previsão do tempo, e indica a
possibilidade de precipitação
(chuva, neve, entre outros),
orvalho ou nevoeiro.
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Na linguagem vulgar, respiração é o ato de
inalare exalar ar através da boca, das
cavidades nasais ou pela pele para se
processarem as trocas gasosas ao nível dos
pulmões; este processo encontra-se descrito
em ventilação pulmonar.
Do ponto de vista da fisiologia, respiração é
o processo pelo qual um organismo vivo troca
oxigénio e dióxido de carbono com o seu
meio ambiente.
Pode ser: pulmonar, brânquial, cutânea,
traqueal e filotraqueal.
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Fotossíntese é um processo físico-químico
realizado pelos seres vivos clorofilados, em
que eles utilizam dióxido de carbono e
água, para obter glicose através da energia
da luz .
12H2O + 6CO2 → 6O2 + 6H2O + C6H12O6.
Quanto aos gases a fotossíntese é contrária
a respiração, isto é, na fotossíntese o
vegetal utiliza o gás carbônico e libera o
oxigênio.
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Bactérias
O nitrogênio é utilizado por formas de vida para
exercer as mais variadas funções. Este elemento é
especialmente importante para a vida das plantas. No
entanto, o nitrogênio em sua forma gasosa é quase
totalmente inutilizável para formas de vida. Deve
primeiro ser convertidos em uma forma mais
utilizável.(sais minerais). O processo de conversão é
chamado de ciclo do nitrogênio.
Existem bactérias especializadas, cuja função é
transformar o nitrogênio(gasoso), de modo que ele
possa então ser usado pelas plantas (nitrito e nitratos,
nitrogênio na forma de sais). Há ainda outras bactérias
que fazem o inverso. Isto é, eles retornar o nitrito e
nitrato em nitrogênio gasoso.
Resíduos vegetais e animais se decompõem e
adicionam nitrogênio ao solo. As bactérias do solo
convertem essas formas de nitrogênio na forma
(sais)que pode ser usada pelas plantas. As plantas
usam o nitrogênio no solo para crescer. Pessoas e
animais comem as plantas, em seguida, os resíduos
de origem animal e vegetal retornam o nitrogênio para
o solo, novamente, completando o ciclo.
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A poluição atmosférica pelas indústrias, que em algumas
regiões já tem provocado a diminuição da transparência do ar;
o aumento do número de aviões supersônicos que, por
voarem em grandes altitudes, alteram a camada de ozônio;
os desmatamentos, que diminuindo as áreas verdes causam
uma diminuição na produção de oxigênio;
as explosões atômicas experimentais, que liberam na
atmosfera grande quantidade de gases, de resíduos sólidos e de
energia;
os automóveis e indústrias, que consomem oxigênio e
liberam grandes quantidades de monóxido de carbono (CO) e
dióxido de carbono (CO2).Todos estes fatores, quando
associados, colocam em risco o equilíbrio total do planeta,
podendo provocar entre outros fenômenos, o chamado efeito
estufa, que pode provocar um sério aumento da temperatura da
terra, o que levará a graves conseqüências.
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A camada de ar fria, por ser mais pesada, acaba
descendo e ficando numa região próxima a superfície
terrestre, retendo os poluentes. O ar quente, por ser
mais leve, fica numa camada superior, impedindo a
dispersão dos poluentes.
Este fenômeno climático pode ocorrer em qualquer dia
do ano, porém é no inverno que ele é mais comum.
Nesta época do ano as chuvas são raras, dificultando
ainda mais a dispersão dos poluentes, sendo que o
problema se agrava.
Nas grandes cidades, podemos observar no horizonte,
a olho nu, uma camada de cor cinza formada pelos
poluentes. Estes são resultado da queima de
combustíveis fósseis derivados do petróleo (gasolina e
diesel principalmente) pelos automóveis e caminhões.
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O Efeito estufa acontece quando uma parte da radiação solar é
absorvida pelos gases presentes na atmosfera da terra, e com
isso, o calor fica retido no planeta, não sendo liberado no espaço
e causando um aquecimento,dentro de um pequeno limite, o
efeito estufa é muito importante, pois sem ele, nosso planeta
seria gelado demais e não existiria vida. Mas atualmente, os
poluentes soltos na atmosfera são tantos que o efeito estufa está
causando um aquecimento maior do que o necessário, e esse
excesso de calor também é prejudicial para a vida na Terra.
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A chuva ácida é uma das principais conseqüências
da poluição do ar. As queimas de carvão ou de
petróleo liberam resíduos gasosos, como óxidos de
nitrogênio e de enxofre. A reação dessas
substâncias com a água, forma ácido nítrico e ácido
sulfúrico, presentes nas precipitações de chuva
ácida.
Os poluentes do ar são carregados pelos ventos e
viajam milhares de quilômetros; assim, as chuvas
ácidas podem cair a grandes distâncias das fontes
poluidoras, prejudicando outros países.
O solo se empobrece, a vegetação fica
comprometida. A acidificação prejudica os
organismos em rios e lagoas, comprometendo a
pesca. Monumentos de mármore são corroído, aos
poucos, pela chuva ácida.
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A camada de ozônio protege a Terra contra os efeitos nocivos da
radiação solar, absorvendo os raios ultravioletas (UV) irradiados
pelo Sol, que é prejudicial aos animais e vegetais que aqui vivem,
pois eles podem causar danos na pele, como câncer; nos olhos,
como a catarata; e também alterar o funcionamento celular das
plantas. A camada funciona como um “protetor solar” natural e sem
ela não existiria os seres vivos.
Essa camada é composta pelo gás ozônio (O3), um gás rarefeito que
reage facilmente com outros compostos químicos, principalmente
com o cloro. Está localizada na camada atmosférica chamada
estratosfera, cerca de 20 a 35 quilômetros da superfície terrestre.
O buraco na camada de ozônio é um processo que ocorre
normalmente na Terra durante certas épocas do ano e que depois
desaparece. A ocorrência do buraco é nas regiões polares do Ártico e
Antártida, já que o frio facilita a transformação química dos
elementos que reagem com o ozônio.
Mas nas últimas décadas esse buraco aumentou e começou a não
desaparecer, isso porque o ser humano intensificou o aumento desse
buraco através da produção exagerada de gases poluentes na
atmosfera. O exemplo mais comum de gás poluente é o gás CFC
(clorofluorcarbono), que reage facilmente com o ozônio (O3), que
foi muito utilizado na indústria em geladeira, freezer e spray
aerossol.
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O Carbono (C) é o quarto elemento mais
abundante no Universo, depois do Hidrogênio
(H), Hélio (He) e o Oxigênio (O), e é o pilar da
vida como a conhecemos.
Existem basicamente duas formas de carbono,
uma orgânica, presente nos organismos vivos e
mortos, não decompostos, e outra inorgânica,
presente nas rochas.
No planeta Terra o carbono circula através dos
oceanos, da atmosfera, da terra e do seu
interior, num grande ciclo biogeoquímico. Este
ciclo pode ser dividido em dois tipos: o ciclo
"lento" ou geológico, e o ciclo "rápido" ou
biológico.
1- O que é a atmosfera?
2- Como se chama a camada da atmosfera próxima da Terra?
3- O que é o ar?
4- Qual é a constituição do ar?
5- Quais são as propriedades do oxigênio?
6- Quais são os componentes variáveis existentes na atmosfera?
7- Quais são as propriedades do gás carbonico?
8- Quais são as propriedades do vapor de água?
9- Qual a importância do oxigênio para os animais e vegetais?
10- Qual o papel do nitrogênio, quanto a sobrevivência dos seres
vivos?
11- Quais são as camadas que constituem a atmosfera?
12- Descreva brevemente o ciclo do nitrogênio.
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11- Descreva a ação da pressão atmosférica sobre o corpo
humano.
12-Quais são as principais propriedades físicas do ar?
13-Descreva algumas alterações da qualidade do ar.
14-Qual é a importância da camada de ozônio para os seres
vivos? Indique o fator que destrói esta camada.
15-Como ocorre a formação dos ventos?
16- Descreva a diferença entre brisa marítima e brisa terrestre.
17- Como a altitude pode agir sobre os gases? Exemplifique.
18- Explique o que significa ter muita aerodinâmica?
Exemplifique.
19- Quais são os fatores que favorecem o efeito estufa?
20- Diferencie previsão do tempo e clima.
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