quarta-feira, 13 de fevereiro de 2008

Trabalho sobre a Atmosfera Terrestre

Escola Secundária de Cascais


Trabalho apresentado à disciplina de
Físico – Químicas



A Atmosfera Terrestre



Docente: Fernando Oliveira

Discente: Cristina Navin Nº8 10ºB
Leonor Veríssimo Nº16 10ºB
Pedro Afonso Nº18 10ºB
Tomás Serrasqueiro Nº23 10ºB



Cascais, 8 de Fevereiro de 2008



Introdução

No âmbito da disciplina de Físico-Químicas, foi-nos solicitada a execução de um trabalho escrito, relativamente ao tema “A atmosfera terrestre”.
Os assuntos a focar no trabalho seriam:
- A Composição da atmosfera actual;
- A Variação da temperatura, pressão e densidade em função da altitude;
- As Camadas da Atmosfera.
Para facilitar a leitura do trabalho, organizámo-lo pelos seguintes tópicos:
à A Atmosfera Primitiva
à Da Atmosfera Primitiva à Atmosfera Actual
à Composição da Atmosfera Actual
à Componentes Vestigiais
à Condições de Temperatura, Pressão e Densidade em função da altitude
à Camadas da Atmosfera

Espero que gostem do nosso trabalho!



A Atmosfera terrestre

Atmosfera Terrestre
A atmosfera é uma camada gasosa que envolve a Terra. É uma fina camada de gases que se mantém fixa à Terra pela força da gravidade.
Podemos considerá-la relativamente fina comparada com o diâmetro da Terra, sendo parte integrante do planeta. Sem a sua existência não seria possível existir vida na Terra. Fornece não só o ar de que necessitamos como também protecção contra a intensidade do calor solar e as perigosas radiações ultravioleta.

Atmosfera Primitiva
No interior da nebulosa primitiva predominavam, os gases que se pensavam ter dado origem ao Sistema Solar – o hidrogénio e o hélio.
Devido aos movimentos das diferentes camadas de matéria fundida, a superfície da Terra pareceria um enorme lago de lava ardente, interrompido por vulcões com violentas erupções. Esta actividade vulcânica da primitiva Terra levou à desgaseificação do seu interior, libertando os gases que constituíram a atmosfera primitiva da Terra.
A Terra foi arrefecendo e os gases se foram libertando, a atmosfera primitiva começou a ficar saturada de vapor de água.
A água começou a cair sob forma de chuva, arrastando consigo grande parte do dióxido de carbono. Na atmosfera ficou o azoto, vestígios de dióxido de carbono, vapor de água, metano e amoníaco.
Por acção da radiação solar, as moléculas de metano e de amoníaco foram em grande parte destruídas, dando origem a moléculas de hidrogénio bem como a moléculas mais complexas.
O hidrogénio formado escapou da atmosfera terrestre para o espaço devido à sua mínima densidade.

Da Atmosfera primitiva à atmosfera actual
A condensação do vapor de água arrastou consigo grande parte do dióxido de carbono da atmosfera.
A esta altura ainda não existia oxigénio, mas no entanto, vários factores contribuíram para a sua formação progressiva. As radiações ultravioletas atingiram a superfície da Terra, interactuando com as moléculas existentes.
As moléculas de hidrogénio escaparam para o espaço, mas as de oxigénio foram fixadas pelo ferro e outros metais.
O aparecimento de organismos vivos capazes de realizar a fotossíntese (processo regulador do dióxido de carbono e no aumento do teor de oxigénio) foi crucial para este aumento de oxigénio. Através deste processo, estes organismos captaram o dióxido de carbono e juntamente com água, transformaram-no em glucose e oxigénio.
A acumulação de oxigénio na atmosfera proporcionou a formação de ozono. E com a formação da camada do ozono, os seres vivos da Terra passaram a ficar melhor protegidos da radiação ultravioleta.

Composição da atmosfera actual
O ar é uma mistura de gases, cada um com as suas características físicas. O ar, limpo e seco, é composto quase exclusivamente de azoto (N ) em 78,09% e oxigénio (O ) em 20,94%, sendo estes dois gases de maior importância para a vida na Terra.
O dióxido de carbono (CO ), presente numa pequena quantidade (0,035%) é um importante constituinte do ar, devido à sua capacidade de absorver a energia calorífica irradiada pela Terra.O vapor de água, as partículas poluentes e o ozono, presentes em pequenas quantidades, têm uma grande influência no estado da atmosfera e do clima.
1.Azoto
O azoto é um elemento essencial da matéria viva encontrando-se em todas as proteínas e ácidos nucleicos, não sendo possível utilizá-lo directamente pelos animais e plantas.
Sendo os decompositores que convertem os produtos azotados em substâncias que as plantas possam usar.
Os decompositores têm por isso, uma importância primordial no cílio do azoto, contribuindo para fixar o azoto no solo.
2.Oxigénio
O oxigénio é importante na atmosfera porque os animais e as plantas precisam dele para sobreviver, e sem ele não haveria camada de ozono.
A libertação de oxigénio para a atmosfera permitiu a formação da camada de ozono, que absorve as radiações ultravioletas solares mais energéticas, mortais para os seres vivos. Assim, se tornou possível a evolução da vida na Terra para formas cada vez mais complexas.
3.Vapor de Água
O vapor de água da atmosfera forma-se a partir da evaporação da água dos oceanos, rios e mares, e também da respiração dos seres vivos. Sendo assim, para evaporar, a água absorve radiação solar e ar quente junto à superfície.
À medida que a água evapora, o ar vai humidificando, até atingir a saturação, formando nuvens. Quando o ar saturado de vapor de água arrefece, a água condensa e volta à superfície sob forma de precipitação.
Ao condensar-se, o vapor de água liberta para o meio ambiente a energia anteriormente absorvida, sendo assim, um meio de transporte de energia entre a atmosfera e a superfície da Terra, através do Ciclo hidrológico.
4.Dióxido de Carbono
O dióxido de carbono desempenha um importante papel na regulação do clima na Terra, como moderador da temperatura média.
Parte da energia das radiações que é absorvida pela Terra é posteriormente reenviada para a atmosfera sob a forma de radiação infravermelha. Aí é parcialmente absorvida pelo dióxido de carbono.
O dióxido de carbono retém assim, uma parte da radiação reflectida pela Terra. Como consequência, a atmosfera e a superfície terrestre aquecem, processo que é denominado “efeito de estufa”, e que permite à Terra ter temperaturas amenas à superfície.

Componentes vestigiais da atmosfera
Alguns gases da atmosfera foram produzidos e consumidos ciclicamente na Terra, mantendo-se e, equilíbrio entre a sua emissão e a sua retirada da atmosfera.
A partir do momento em que a velocidade com que alguns dos gases começaram a ser lançados superou a velocidade com que da atmosfera eram retirados, a sua concentração na atmosfera aumentou. Os componentes vestigiais passaram a exercer efeitos nocivos sobre o meio natural e os seres vivos, tornando-se poluentes.
Existem duas causas que explicam o aumento da concentração dos gases na atmosfera: causas naturais e causas antropogénicas.
Entre as causas naturais encontram-se os vulcões, que lançam milhares de metros cúbicos de matéria para a atmosfera (cinzas, poeiras e gases). A biosfera pode também contribuir para o aumento da concentração de alguns gases, tal como o metano pelos animais ruminantes.
As causas antropogénicas são todas as que resultam da actividade humana: a emissão de gases pela actividade industrial; a circulação automóvel; a queima de combustíveis fósseis; a desflorestação de extensas zonas do planeta; etc.

Temperatura, pressão e densidade em função da altitude
A atmosfera terrestre é fundamental para que ocorram muitos dos fenómenos que acontecem à sua superfície, como os deslocamentos de massas de ar e os ventos, as precipitações e as mudanças de clima.
Podemos dizer assim, que a atmosfera é um sistema dinâmico visto que as moléculas presentes na atmosfera interagem de maneira diferente com a radiação solar, influenciando vários fenómenos.
Temperatura
A distribuição da temperatura em função da altitude levou a que se considerasse a atmosfera dividida em 5 camadas.
Podendo-se concluir que a temperatura diminui desde a superfície da Terra até à altitude de 10km; que a temperatura aumenta entre as altitudes de 10km e a de 50km; a temperatura volta a diminuir entre a altitude de 50km e de 80km e que a temperatura volta a aumentar a partir da altitude de 80km.
Pressão
A pressão atmosférica é o resultado de colisões entre as moléculas de gases que constituem o ar e os corpos em contacto. A resultante da acção da gravidade sobre a massa gasosa que constitui a atmosfera caracteriza o seu peso. Assim, a pressão atmosférica é a força exercida por uma coluna de ar com a mesma altura da atmosfera e base igual a um metro quadrado.
À medida que a altitude aumenta, o peso de ar diminui e consequentemente, a pressão atmosférica também diminui.
Devido a diferenças de temperatura, a massa aérea aquecida sobe, e ao arrefecer, desce, criando assim um sistema dinâmico de variação de pressão atmosférica.
Para a determinação da pressão utilizam-se barómetros ou manómetros ou vacuómetros. O barómetro foi inventado por Torricelli, aluno de Galileu, para determinar a pressão atmosférica.
Densidade
A atmosfera é mais rarefeita com a altitude, querendo isto dizer que, à medida que a altitude aumenta, existe uma menor concentração de moléculas na atmosfera, e portanto, a densidade diminui.
O estudo da densidade da atmosfera em função da altitude revelou que, à medida que se vai subindo, o ar torna-se mais rarefeito perdendo a sua homogeneidade e composição.
Na exosfera, a densidade é muito reduzida, e assim, muitas moléculas de gases não são atraídas pelas forças do campo gravitacional da Terra.

As Camadas da Atmosfera
Troposfera
A troposfera é a camada atmosférica que se estende da superfície da Terra até à base da estratosfera. É a camada que se encontra em contacto com o solo, onde vivemos, e onde a temperatura diminui com o aumento da altitude.
A espessura da troposfera não se mantém constante, variando com a latitude e com a estação do ano. A sua espessura média é de 20km no equador e de 10km nos pólos.
A temperatura média da atmosfera à superfície da Terra é de 14ºC. O limite superior da troposfera é a tropopausa.
Estratosfera
A estratosfera situa-se aproximadamente entre 10km a 50km, entre a troposfera e a mesosfera. Nesta camada, a temperatura mantém-se constante, com valores entre -55ºC e -40ºC, até à altitude de 40km, onde começa então a aumentar, até ao limite desta camada podendo chegar aos +20ºC.
Nesta camada encontra-se uma maior concentração de ozono, sendo também designada por ozonosfera.
A grande concentração de ozono entre os 40km e os 50km é responsável pelo aumento da temperatura desta camada. O limite superior da estratosfera denomina-se estratopausa.
Mesosfera
Na mesosfera, a temperatura diminui com a altitude até à mesopausa designação do limite superior da mesosfera, que se situa cerca de 80km acima da superfície da Terra.
Nesta camada verifica-se uma considerável diminuição da temperatura, chegando a atingir os -80ºC.
Termosfera
A termosfera é a camada que recobre a mesopausa e não tem limite superior bem definido.
Na zona mais baixa desta camada, verifica-se uma diminuição da temperatura. Próximo dos 83km ocorre uma inversão na variação da temperatura que se mantém para altitudes maiores.
A temperatura pode atingir valores extremamente altos, chegando a cerca de 1200ºC. Os componentes gasosos desta camada apresentam-se na forma iónica (partículas com carga eléctrica), sendo pró isso também designada por ionosfera.
Exosfera
A exosfera é a camada superior da atmosfera e situa-se mais ou menos a 900km de altitude. O ar é muito rarefeito e as moléculas de gás “escapam” constantemente para o espaço.



Conclusão

Com este trabalho aprendemos que a atmosfera é uma camada gasosa que envolve a Terra e que se mantém fixa à Terra pela força da gravidade.
Aprendemos que a nebulosa primitiva era essencialmente constituída por hidrogénio e por hélio.
A Terra sofreu uma grande actividade vulcânica o que provocou a libertação dos gases que constituiriam assim a atmosfera primitiva: azoto, vestígios de dióxido de carbono, vapor de água, metano e amoníaco.
A condensação do vapor de água arrastou consigo grande parte do dióxido de carbono da atmosfera.
As radiações ultravioletas atingiram a superfície da Terra, interactuando com as moléculas existentes.
As moléculas de hidrogénio escaparam para o espaço, mas as de oxigénio foram fixadas pelo ferro e outros metais. O aparecimento dos seres vivos capazes de realizar a fotossíntese fora determinador para formação de oxigénio.
A acumulação de oxigénio formou a camada do ozono.
Aprendemos igualmente que os principais constituintes da atmosfera actual são então, o azoto, o oxigénio, o dióxido de carbono e o vapor de água, sendo que cada um destes componentes têm características diferentes importantes para a sobrevivência dos seres vivos na Terra e para as alterações existentes na atmosfera.
Aprendemos que quando a emissão de gases vestigiais é superior à velocidade com que da atmosfera são retirados, estes passam a ser poluentes. Sendo que as duas causas que provocam esta alteração da composição da atmosfera são: as causas naturais e as causas antropogénicas.
Aprendemos também que atmosfera é um sistema dinâmico visto que as moléculas presentes na atmosfera interagem de maneira diferente com a radiação solar, influenciando vários fenómenos.
Sendo que três factores que variam consoante a altitude são: a temperatura, a pressão e a densidade.
A distribuição da temperatura em função da altitude levou a que se considerasse a atmosfera dividida em 5 camadas.
Quando a altitude aumenta, o peso de ar diminui e consequentemente, a pressão atmosférica também diminui.
Devido a diferenças de temperatura, a massa aérea aquecida sobe, e ao arrefecer, desce, criando assim um sistema dinâmico de variação de pressão atmosférica.
O aparelho utilizado para medir a pressão é então o barómetro.
A densidade por sua vez, também diminui consoante o aumento da altitude visto que, existe uma diminuição das moléculas existentes.
A atmosfera é então dividida em 5 camadas sendo elas: a troposfera, a estratosfera, a mesosfera, a termosfera e a exosfera.
Sendo que a atmosfera está dividida em três camadas relativamente quentes: a troposfera, a estratosfera e a termosfera; e por duas camadas relativamente frias: a estratosfera e a mesosfera.



Bibliografia

- Ribeiro, Laila (2007). Física e Química 10º/11º Ano – Manual de Química – 2007, Edições ASA, Portugal

- Medonça, Lucinda Sandos; Dantas, Maria da Conceição; Ramalho, Marta Duarte. Química A Bloco 1 10º/11º Ano – Jogo de Partículas – 2004, Texto Editora, Lda. Lisboa

- Costa-Pau, Rosa – A Protecçao do Ar – 1993, Edições Porto Editora, Portugal

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