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Temas Diversos - Atmosfera

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Tópicos: Camadas | Composição do Ar | Efeito Estufa | Camada de Ozônio |

01) Camadas da Atmosfera

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A figura a seguir dá o esquema das camadas atmosféricas com dados aproximados de altitudes, temperaturas e pressões. Nota-se que a mudança de uma camada para outra implica uma mudança do comportamento da variação de temperatura. Nas transições, ocorrem pequenas faixas de temperatura constante e depois os sentidos das variações se invertem.

Camadas da atmosfera
Fig 01

A primeira camada, troposfera, contém cerca de 80% da massa total da atmosfera. A tropopausa é a camada de transição para a seguinte (e nomes de construção semelhante para as demais transições). A estratosfera contém cerca de 19,9% da massa total e muito pouco vapor d'água. Portanto, nas duas primeiras camadas está a quase totalidade do ar, o que pode ser observado pelos pequenos valores de pressão nas camadas superiores.


02) Composição do Ar

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A tabela abaixo mostra os percentuais volumétricos dos principais componentes do ar seco. Os gases nobres (argônio, criptônio, hélio, neônio, xenônio) são mantidos por processos radiológicos ou são de caráter permanente.

Gás % em vol
Argônio (Ar) 0,93
Criptônio (Kr) 0,0001
Dióxido de carbono (CO2) 0,036
Hélio (He) 0,0005
Hidrogênio (H2) 0,00005
Neônio (Ne) 0,0018
Nitrogênio (N2) 78,08
Metano (CH4) 0,00017
Óxido nitroso (N2O) 0,00003
Oxigênio (O2) 20,95
Ozônio (O3) 0,000004
Xenônio (Xe) 0,000001

O gás de maior percentual, nitrogênio, tem importantes funções para os seres vivos. Compostos de nitrogênio no solo são fundamentais para o crescimento de plantas e, portanto, para toda a cadeia biológica. A fixação do nitrogênio no solo se dá por diferentes processos: atmosférico (raios quebram moléculas de nitrogênio que formam óxidos com o oxigênio e estes formam nitratos com água da chuva que os leva para o solo), industrial (os fertilizantes produzidos artificialmente) e biológico (certos tipos de bactérias). Outros tipos de bactérias convertem os nitratos em nitrogênio gás, retornando-o para a atmosfera. É o chamado ciclo do nitrogênio.

O oxigênio é trocado naturalmente pelos processos biológicos de respiração e fotossíntese. Na respiração, moléculas orgânicas como glicose e outras são oxidadas, produzindo dióxido de carbono, água e liberando energia para o metabolismo. Exemplo:

$$\ce{C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + energia}$$

A fotossíntese faz o processo inverso, com ajuda da luz solar. Exemplo:

$$\ce{6CO2 + 6H2O + luz -> C6H12O6 + 6O2}$$

O dióxido de carbono é introduzido na atmosfera pelos processos de respiração, queima de combustíveis e processos industriais humanos.

Metano é introduzido na atmosfera por animais como gado, insetos como cupins, culturas de arroz, aterros para lixo, mineração, extração de petróleo, etc.

Óxido nitroso é introduzido na atmosfera pela queima de combustíveis fósseis e biomassas, por processos de fertilização de solos.

O ozônio existe naturalmente na estratosfera pela ação da luz solar (combinação do oxigênio molecular (O2) com o oxigênio atômico (O). A atividade industrial humana produz ozônio na superfície (resultado da ação da luz solar sobre alguns poluentes emitidos).

O vapor d'água não consta na tabela pois ela se refere ao ar seco, mas é um importante componente. A proporção é variável, dependendo do local e outras condições. Pode chegar até cerca de 4%. O vapor d'água redistribui calor através da troca latente e permite a formação de nuvens e, por consequência, das chuvas.


03) Efeito Estufa

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O efeito estufa é bastante análogo ao objeto que lhe dá o nome, isto é, alguns gases presentes na atmosfera têm a propriedade de reter e reenviar o calor refletido pela superfície, de forma similar aos vidros de uma estufa para cultivo de plantas. É um fenômeno que ocorre naturalmente e, em princípio, não deveria ser nocivo. Pelo contrário. Sem o efeito estufa, a temperatura média da Terra seria algo perto de −20°C, o que inviabilizaria a existência de vida. A preocupação é o aumento do efeito estufa provocado pelo aumento da concentração de certos gases devido à atividade humana.

Segundo especialistas, os principais responsáveis pelo aumento do efeito estufa são: dióxido de carbono (aumento da concentração 30% em 150 anos), metano (140%), óxido nitroso (11%) e compostos de cloro-flúor-carbono (sem referência anterior pois foi introduzido com uso de sistemas de refrigeração). São gases resultantes de atividades industriais, agrícolas, transportes, mineração e outras.

Acordos e compromissos internacionais têm sido propostos para reduzir a emissão desses gases. Mas é algo um tanto difícil. Depende de esforços tecnológicos e de mudanças de hábitos de consumo. Alguns pesquisadores estimam que a temperatura média da Terra aumentou de 0,3 a 0,6°C nos últimos 100 anos em razão do aumento da concentração desses gases. E preveem um aumento de 1 a 3°C para os próximos 100 anos.


04) Camada de Ozônio

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Conforme mencionado no tópico Composição do Ar, o ozônio é produzido naturalmente na estratosfera pela ação da luz solar sobre o oxigênio. A radiação ultravioleta do sol faz o processo inverso, isto é:

$$\ce{O3 + ultravioleta -> O2 + O}$$
E essa reação bloqueia a radiação ultravioleta, impedindo-a de chegar à superfície.

Os primeiros equipamentos de refrigeração usavam amônia como gás refrigerante. Mas é tóxica e inflamável sob certas condições. Assim, o uso era restrito a instalações industriais. Por volta de 1930 foram introduzidos os compostos à base de cloro, flúor e carbono (CFC), que não são inflamáveis nem tóxicos e isso permitiu a ampla utilização dos refrigeradores. Além disso, os gases de CFC foram usados em sprays, processos de limpeza e esterilização, produção de espumas de plástico.

Várias décadas depois, foi verificado que a redução observada da camada de ozônio estava associada ao uso disseminado do CFC. Ao chegar na estratosfera, a radiação ultravioleta o decompõe, liberando o cloro. E o cloro reage com o ozônio:

$$\ce{Cl + O3 -> ClO + O2}$$
Os efeitos da radiação ultravioleta na superfície são perigosos e alguns de consequências imprevisíveis. Exemplos: câncer de pele, enfraquecimento do sistema imunológico, catarata, redução da população de fitoplânctons na água do mar, etc. Acordos internacionais foram estabelecidos para a redução gradual do uso do CFC e parece que estão em andamento. Refrigeradores atuais não fazem mais uso de CFC.
Referências
Pesquisa na Internet em 01/2006. Fontes não anotadas.

Topo | Rev: Fev/2008