Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente (2005) – Peter Atkins e Loretta Jones Química: a ciência central (1999) – Theodore L. Brown, Eugene H. LeMay, Bruce E. Bursten e Julia R. Burdge Fundamentos de Físico-Química (1986) – Gilbert Castellan Fundamentos de Química Analítica (1963) – Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler e Stanley R.

1. Radiação Solar e
Terrestre
22/03/2024

2. Radiação
Radiação (do latim radiatĭo) é a acção e o efeito de
irradiar (propagar raios de luz, de calor ou de outra
energia). Para a física, trata-se da energia ondulatória
ou das partículas materiais que se propagam
através do espaço.
Existem diversos tipos de radiação. A radiação
electromagnética é aquela que supõe a
propagação de energia através da combinação de
campos eléctricos e magnéticos oscilantes.

3. Características da Radiação
• Comprimento de onda (λ), é expresso em cm
μ= 10-4cm, pode ser expresso em Angstrom
Ao, quer dizer, Ao = 10-8cm, por sua vez Ao = μ
• Velocidade da Luz (C), C=3.108 m/s;
• Frequência (ν), ν = C/ λ;
• Número de Onda; N=1/ λ

4. Radiação
Espectro de Radiação
Chama-se espectro electromagnético à
distribuição energética das ondas
electromagnéticas, que vão desde os raios
gama às ondas de rádio.
O espectro eletromagnético é a distribuição
da intensidade da radiação eletromagnética
com relação ao seu comprimento de onda ou
frequência.

5. Regiões do Espectro Eletromagnético
A Tabela abaixo dá os valores aproximados em
comprimento de onda, frequência e energia para
regiões selecionadas do espectro eletromagnético.
Região Comp. Onda
(Angstroms)
Comp. Onda
(centímetros)
Frequência
(Hz)
Energia
(eV)
Rádio > 109 > 10 < 3 x 109 < 10-5
Micro-ondas 109 - 106 10 - 0.01 3 x 109 - 3 x 1012 10-5 - 0.01
Infra-vermelho 106 - 7000 0.01 - 7 x 10-5 3 x 1012 - 4.3 x
1014 0.01 - 2
Visível 7000 - 4000 7 x 10-5 - 4 x 10-5 4.3 x 1014 - 7.5 x
1014 2 - 3
Ultravioleta 4000 - 10 4 x 10-5 - 10-7 7.5 x 1014 - 3 x
1017 3 - 103
Raios-X 10 - 0.1 10-7 - 10-9 3 x 1017 - 3 x
1019 103 - 105
Raios Gama < 0.1 < 10-9 > 3 x 1019 > 105

6. A representação gráfica do espectro eletromagnético é mostrada na figura abaixo.

7. O Espectro da luz visível
O espectro visível pode ser subdividido de acordo com a cor, com vermelho
nos comprimentos de onda longos e violeta para os comprimentos de onda
mais curtos, conforme ilustrado, esquematicamente, na figura abaixo.

8. Radiação Solar
A radiação solar é o conjunto das radiações
electromagnéticas emitido pelo Sol e que
determinam a temperatura na Terra.
A luz solar é a fonte de irradiação que nos
envolve. Ela é constituída por radiação de
comprimentos de ondas diversas, que
constituem o chamado eletromagnético, sendo
parte da luz visível e luz infravermelha e parte
invisível, raios ultravioletas.

9. O Sol é a fonte de energia que controla a circulação
da atmosfera.
O Sol emite energia em forma de radiação
eletromagnética, da qual uma parte é interceptada
pelo sistema Terra-atmosfera e convertida em outras
formas de energia como, por exemplo, calor e energia
cinética da circulação atmosférica.
É importante notar que a energia pode ser
convertida, mas não criada ou destruída. É a lei da
conservação da energia.
A energia solar não é distribuída igualmente
sobre a Terra. Esta distribuição desigual é
responsável pelas correntes oceânicas e pelos
ventos que, transportando calor dos trópicos para
os pólos, procuram atingir um balanço de energia.

10. Radiação Solar
Radiação solar é a energia radiante emitida pelo sol e que
atinge o limite superior da Atmosfera e é constituída por uma
radiação electromagnética (radiação solar e uma particular:
partículas e electrões, etc.).
As regiões mais importantes do espectro solar são:
Radiação Ultravioleta (UV) {λ < 0.4 μm}
Luz Visivel (VIS) {0.4 μm <λ < 0.7 μm}
Radiação Infravermelho (IR) {λ > 0.7 μm}

11. Leis de Radiação
1a Lei de Kirchoff
Para um dado comprimento de onda, a emissividade e a absorção
são iguais. Isto é, ελ = αλ
Corpo Negro- designa-se à superfície que absorve toda radiação
nele incidente e emite o máximo possível de radiação em todos
comprimentos de onda.
ελ = αλ ou eλ = aλ
ελ = 1; αλ = 1; Tλ = 0, r λ = 0
Corpo cinzento – aquele que absorve toda radiação nele incidente,
mas não emite.
0 < αλ < 1
ελ < 1
Corpo Branco- toda a superfície que nunca emite e nunca absorve.
ελ = 0; αλ = 0; Tλ = 1, r λ = 1; { Tλ = r λ }

12. 2a Lei de Planck
A lei de Planck indica-nos como é que varia a temperatura
com o comprimento de onda. Ela é interpretada pela
expressão seguinte:
E(λ,T) = C1/ λ3 [ e c
2/λT -1]; onde C1 e C2 são constantes
universais
C1 = 3.74.10-16 w/m2
C2 = 1.438.102 w/m2 k4
λ- comprimento de onda
T- temperatura

14. 3a Lei de Stefan Boltzman
Esta lei estabelece que a energia radiante total que é
emitido por um corpo negro que é proporcional a
quarta potência. É interpretada pela expressão
seguinte:
E( r) =σT4
σ = 5.672.106 N/ m2 k4
Para corpo cinzento:
E(r) =εσT4
Leis de Radiação (Cont)

15. Leis de Radiação (Cont)
4a Lei de Deslocamento de Wien
Permite- nos estimar a temperatura duma
fonte de radiação a partir do conhecimento do
seu espectro de radiação. É expressa pela
expressão seguinte:
λmax = 2897/T; onde: - comprimento de onda,
T- temperatura

18. Radiação Solar no Topo da Atmosfera
A terra ao giar em torno do sol, o sol emite as radiações em todos os
comprimentos de onda, a terra capta uma pequeníssima quantidade de energia
solar em todas as direcções.
A atmosfera funciona como um filtro selectivo, absorvendo, difundindo e
reflectindo a radiação com comprimentos de onda mais rerigosos para a vida ou
seja (radiação visivel, radiação infravermelho e uma pequena porção da
radiação ultravioleta).
Constante Solar – É definido como sendo a quantidade de radiação solar que
atinge uma area de 1cm2/min e que é aproximadamente igual a 2cal.
Radiação Solar na Superfície
A radiação solar que penetra na atmosfera sofre um efeito de filtragem por
absorção e espalhamento de modo que atinge a superfície terrestre e
comprimentos de ondas que são benéficos à manutenção da vida dentro dos
limites razoáveis.
Insolação – É a quantidade de radiação solar que consegue alcançar a superfície
da terra após atravessar a atmosfera.

19. Equilibrio Energético da Atmosfera
Do total de energia solar que atinge o topo da atmosfera
(100%), em dias de nebulosidade, isto é, com cerca de
metade do céu encoberto:
19% é absorvido pelos componentes da atmosfera mais
as nuvens;
30% é reflectido pelas nuvens, superfície terrestre ou é
espalhado de volta em direcção ao espaço;
51% é absorvido pela superfície da terra, sendo esse
restante composto de radiação visível, radiação
infravermelho e radiação ultravioleta suável

23. Ocorrencia de Efeito de Estufa
A quantidade de energia que é absorvida pela superfície terrestre
é essencial para voltar à atmosfera e para permitir a vida em
todos os estágios de evolução. O acúmulo de energia solar,
mesmo que fosse em pequena proporção, na superfície do globo
terrestre, poderia no final de algum tempo, tornar a terra
excessivamente quente para permitir a manutenção da vida. Esse
acúmulo é compensado pelo retorno à atmosfera e ao espaço de
toda a energia absorvida.

24. Fonte: http://site.noticiaproibida.org
Ocorrência de Efeito de Estufa

25. Fonte: http//braziliangreenforest.com
Processo de Efeito de Estufa

26. Figura 1 - O Efeito de estufa

27. O mecanismo do efeito de estufa
A radiação solar compreende radiações luminosas (luz) e
radiações caloríficas (calor), em que sobressaem as
radiações infravermelhas.
As radiações luminosas são de pequeno comprimento de
onda, pelo que atravessam facilmente a atmosfera. Pelo
contrário, as radiações infravermelhas (radiações
caloríficas) são de grande comprimento de onda, pelo que
têm mais dificuldades em atravessar a atmosfera, que, por
intermédio do vapor de água, do dióxido de carbono e das
partículas sólidas e líquidas, as absorve em grande parte.

28. (Cont.)
Por outro lado, as radiações luminosas (luz) absorvidas
pela camada superficial do Globo são convertidas em
radiações infravermelhas (calor), que continuamente vão
sendo por ela libertadas (radiação terrestre).
A atmosfera, tal como o vidro duma estufa, sendo pouco
permeável a estas radiações, constitui como que uma
barreira, dificultando a sua propagação para grandes
altitudes. Uma parte é por ela absorvida e outra é
reenviada, por reflexão (contra-radiação), para as camadas
mais baixas, onde se acumula e faz elevar a temperatura.
O vapor de água, o dióxido de carbono, os óxidos de
azoto, o metano e o as partículas sólidas e líquidas
constituem os elementos fundamentais dessa barreira, já
que são eles os principais responsáveis pela absorção e
reflexão da radiação terrestre.

30. A importância do efeito de estufa
O efeito de estufa assume uma importância extraordinária para a vida na
Terra. Na verdade, se o calor libertado pela superfície terrestre não
encontrasse qualquer obstáculo à sua propagação, o mesmo escapar-se-ia
para as altas camadas da atmosfera ou mesmo para o espaço extra-
atmosférico, o que teria como consequência um arrefecimento de tal
modo intenso (sobretudo durante a noite) que tornaria o nosso planeta
inabitável. (Face positiva do Efeito de Estufa)
Mas, o aumento da quantidade de gases e outras substancias poluentes
(com destaque para o dióxido de carbono) lançados para a atmosfera
pelas diversas actividades humanas, sobretudo através da queima de
combustíveis fósseis (carvão, petróleo, gás natural) na indústria e nos
veículos motorizados, e também pelos grandes incêndios florestais, tem
vindo a acentuar o efeito de estufa com o consequente e indesejável
aumento da temperatura da troposfera.

31. Estudos existentes apontam para subidas da temperatura global
entre 1 °C e 4 °C dentro de trinta a cinquenta anos. Valor
aparentemente pequeno, mas que, na realidade, constitui uma
variação brutal e sem precedentes na história da Terra.
Claro que do aumento da temperatura resultarão modificações mais
ou menos profundas no regime das precipitações e no ciclo natural
da água, bem como a fusão dos gelos das grandes calotes polares, o
que provocará profundas alterações na fauna e na flora e a elevação
do nível dos oceanos. Submergindo vastas zonas costeiras, o
elevação do nível do mar provocará a emigração de dezenas de
milhões de pessoas, a redução das áreas de cultivo e a salinização
das fontes de água doce.

32. Quais os gases responsáveis pelo efeito de estufa ?
Dióxido de Carbono(CO2) - Originado pela combustão de combustíveis fósseis:
petróleo, gás natural, carvão, desflorestação (libertam CO2 quando queimadas ou
cortadas). O dióxido de carbono é responsável por cerca de 64% do efeito estufa.
Diariamente são enviados cerca de 6 mil milhões de toneladas de CO2 para a
atmosfera.
Clorofluorcarboneto (CFC) - Quando começou a ser utilizado, o freon, o mais
conhecido CFC, parecia a solução perfeita para os problemas da refrigeração, por não
se dividir e não causar danos ao seres vivos.
Porém, recentemente verificou-se que os CFC sofrem fotólise quando submetidos a
radiação ultravioleta, dividindo-se na altura da camada de ozono onde a presença
desses raios são constantes. Foram muito utilizados em sprays, frigoríficos, motores de
aviões, plásticos e solventes utilizados na indústria electrónica. Este composto é
responsável por cerca de 10% do efeito de estufa.

33. Gases de efeito de estufa (Cont.)
Alternativas:
hidroclorofluorocarbonetos (HCFC), haloalcanos em que nem todos
os hidrogénios foram substituídos por cloro ou flúor. O seu impacto
ambiental tem sido avaliado como sendo de apenas 10% do dos
CFC.
Outra alternativa são os hidrofluorcarbonetos (HFC) que não
contêm cloro e são ainda menos prejudiciais à camada de ozono,
porém apresentam alto potencial de aquecimento global, ou seja,
eles contribuem para o efeito de estufa.

34. Gases de efeito de estufa (Cont.)
Metano (CH4) - Este gás é produzido em campos de
arroz, pelo gado e pelas lixeiras. É responsável por
cerca de 19 % do efeito de estufa.
Ácido nítrico (HNO3) - É produzido pela
combustão da madeira e de combustíveis fósseis,
pela decomposição de fertilizantes químicos e por
micróbios. É responsável por cerca de 6% do efeito
estufa.

35. Gases de estufa Principais causas
Dióxido de Carbono (CO2) Combustão de combustíveis fósseis: petróleo, gás
natural, carvão, desflorestação (libertam CO2 quando
queimadas ou cortadas). O CO2 é responsável por
cerca de 64% do efeito estufa. Diariamente são
enviados cerca de 6 mil milhões de toneladas de CO2
para a atmosfera.
Tem um tempo de duração de 50 a 200 anos.
Clorofluorcarbono (CFC) São usados em sprays, motores de aviões, plásticos e
solventes utilizados na indústria electrónica.
Responsável pela destruição da camada de ozono.
Também é responsável por cerca de 10% do efeito
estufa.
O tempo de duração é de 50 a 1700 anos.
Metano (CH4) Produzido por campos de arroz, pelo gado e pelas
lixeiras. É responsável por cerca de 19 % do efeito
estufa.
Tem um tempo de duração de 15 anos.
Ácido nítric
o (HNO3)
Produzido pela combustão da madeira e de
combustíveis fósseis, pela decomposição de
fertilizantes químicos e por micróbios. É responsável
por cerca de 6% do efeito estufa.
Ozono (O3) É originado através da poluição dos solos provocada
pelas fábricas, refinarias de petróleo e veículos
automóveis.

36. Alguns prováveis e possíveis impactos do Efeito de
Estufa
Desvios de zonas climáticas de temperaturas em direcção
aos polos;
Decréscimo de frequência e intensidade das distribuições
em latitudes medias;
Aumento de evaporação e vapor de água na atmosfera;
Aumento de nebulosidade devido ao aumento de
conteúdo de vapor de água na atmosfera e elevadas
temperaturas de baixo nível;
Aumento não uniforme de precipitação;
Aumento de frequência e intensidade de tempestades e
ciclones tropicais.

37. Redução em poluição local de
diversas fontes;
Redução da chuva ácida;
Contenção de deflorestação;
Controle de crescimento populacional
.
Acções que poderiam atenuar o EFEITO DE
ESTUFA