| Ciências Físicas e Biológicas – C.F.B | 6° ano - Manhã |
| Profº Roger Leomar | DATA:_/_/2010 |
Colégio Científico de Belém 3° Bimestre-2010 1
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Colégio Científico de Belém 3° Bimestre-2010
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.
De que é feito o ar?
A matéria pode se apresentar na
natureza no estado sólido, líquido e gasoso. O ar se apresenta no
estado gasoso, é uma mistura de gases. O gás de maior quantidade é o gás
nitrogênio ou azoto, que forma cerca de 78% do ar. Isso quer dizer que,
em 100 litros de ar, há 78 litros de nitrogênio. Depois vem o oxigênio
com cerca de 21%. O 1% restante inclui argônio, o gás carbônico e outros
gases. Esta é a proporção de gases no ar seco. Mas normalmente, há
também vapor de água (em quantidade variável) e poeira. Certos gases
vindos das indústrias ou de outras fontes podem também estar presentes.
O
gás oxigênio é um gás de importância fundamental para os processos
vitais do nosso planeta, utilizado na respiração da maioria dos seres
vivos. As algas e as plantas também absorvem oxigênio na respiração,
mas, pela fotossíntese, liberam esse gás, possibilitando a sua renovação
contínua no ambiente.
A maior parte do oxigênio inspirado é utilizado pelos seres vivos na produção de energia que mantém seus sistemas vitais.
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Se
emborcamos um copo sobre uma vela acesa, a chama se apaga. A vela se
apaga porque o oxigênio dentro do copo foi gasto durante a queima da
vela. O oxigênio é, portanto necessário para a queima da vela. Aliás,
ele é necessário para a queima de outros materiais também. O processo de
queima é chamado combustão.
Em 1783, o químico francês Antoine
Lavoisies (1743-1794) explicou esses fenômenos: na combustão ocorre a
combinação do oxigênio com outras substâncias, liberando grande
quantidade de calor em curto espaço de tempo.
Quando o motor do carro funciona, por exemplo, a gasolina combina-se com o oxigênio do ar.
A
gasolina ou a outra substância que está sendo queimada é chamada de
combustível, e o oxigênio é chamado de comburente. Comburente é,
portanto, a substância que provoca a combustão.
No caso da vela acesa, o comburente é o oxigênio do ar. O combustível é a parafina da vela.
Mas,
para começar a combustão, é preciso aquecer o combustível. No caso da
vela, acendemos o pavio com um fósforo. O calor da chama do pavio aquece
a parafina que se combina com o oxigênio e é queimado.
A
combustão libera energia química que está armazenada no combustível.
Essa energia aparece sob a forma de calor e luz. Com a energia da
combustão o ser humano movimenta veículos a gasolina, a gás, a óleo
diesel ou a álcool, e cozinha alimentos no fogão. Essa energia pode ser
liberada também em usinas termelétricas, que transformam energia de
combustíveis, como o carvão e o petróleo em energia elétrica.
Depois
que a vela se queima, sobra um pouco de parafina. Mas a quantidade que
sobra é bem menor. Para aonde foi então a parafina que falta?
A
combustão transforma o combustível, que no caso é a parafina, em vapor
de água e gás carbônico. Ocorre aqui o que se chama de transformação
química ou reação química. As substâncias presentes na parafina
transformam-se em outras substâncias: o gás carbônico e a água.
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Um animal mantido em um recipiente fechado morre logo - mesmo que haja comida suficiente. Por quê?
Quase
todos os seres vivos empregam o oxigênio num processo que libera
energia para as suas atividades. Sem oxigênio, a maiorias dos seres
vivos não consegue energia suficiente para se manter vivo. Esse processo
é chamado de respiração celular.
Vamos ver como ele ocorre:
O
processo que envolve a entrada de oxigênio em nossos pulmões e a saída
de gás carbônico é chamado de respiração pulmonar. Dos pulmões o ar
entra e, pela corrente sanguínea, é levado para dentro de estruturas
microscópicas que formam o nosso corpo, as células. Nas células ocorre a
respiração celular, onde o oxigênio combina-se com substâncias químicas
do alimento (principalmente com o açúcar, a glicose) e libera energia.
Além disso, produz-se também gás carbônico e água.
Veja um resumo da respiração celular: glicose + oxigênio -------> gás carbônico + água
A diferença entre respiração celular e combustão
Tanto
na respiração celular quanto na combustão da maioria das substâncias,
ocorre a produção de gás carbônico e vapor de água. Mas a respiração é
um processo mais complicado e demorado do que a combustão: a respiração
ocorre em etapas. A glicose, por exemplo, é transformada em uma série de
substâncias até virar gás carbônico e água.
Se a respiração
ocorresse da mesma forma que a combustão, a energia seria liberada muito
rapidamente, e o calor faria a temperatura do organismo aumentar tanto
que provocaria a morte. Em vez disso, na respiração a energia é liberada
aos poucos, sem a temperatura da célula aumentar muito.
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Sabe
do que são formadas aquelas bolhas que aparecem nos refrigerantes? De
gás carbônico. E são também de gás carbônico as bolhas que se desprendem
em comprimidos efervescentes.
O gás carbônico compõe apenas 0,03%
do ar. Ele aparece na atmosfera como resultado da respiração dos seres
vivos e da combustão. É a partir do gás carbônico e da água que as
plantas produzem açucares no processo da fotossíntese.
A partir
dos açucares, as plantas produzem outras substâncias - como as proteínas
e as gorduras - que formam o seu corpo e que vão participar também da
formação do corpo dos animais.
Agora veja na figura como o carbono
circula pela natureza: a respiração, a decomposição (que é a respiração
feita pelas bactérias e fungos) e a combustão liberam gás carbônico no
ambiente. Esse gás carbônico é retirado da atmosfera pelas plantas
durante a fotossíntese.
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Como
outros gases, o gás carbônico pode passar para o estado líquido ou para
o estado sólido se baixarmos suficientemente sua temperatura (a quase
80ºC negativos). O gás carbônico sólido é conhecido como gelo-seco e é
usado na refrigeração de vários alimentos.
É o gás presente em maior quantidade no ar. Essa substância é fundamental para a vida na
Terra, pois faz parte da composição das proteínas, que são moléculas presentes em todos os organismos vivos.
O nitrogênio é um gás que dificilmente se combina com outros elementos ou substâncias.
Assim,
ele entra e sai de nosso corpo durante a respiração (e também do corpo
dos outros animais e plantas) sem alterações. Assim, os animais não
conseguem obter o nitrogênio diretamente do ar, somente algumas
bactérias são capazes de utilizar diretamente o nitrogênio,
transformando-o em sais que são absorvidos pelas plantas. Os animais
obtêm o nitrogênio somente por meio dos alimentos.
Essa
transformação é feita por bactérias que vivem na raiz das plantas
conhecidas como leguminosas (feijão, soja, ervilha, alfafa, amendoim,
lentilha, grão-de-bico). É por isso que essas plantas não tornam o solo
pobre em nitratos, como costuma ocorrer quando outras espécies vegetais
são cultivadas por muito tempo no mesmo lugar.
| bactérias do solo e voltam para a atmosfera. Desse modo o nitrogênio é reciclado na natureza |
|
Com
sais de nitrogênio, as plantas fabricam outras substâncias que formam
seu corpo. Os animais, por sua vez, conseguem essas substâncias
ingerindo as plantas ou outros seres vivos. Quando os animais e as
plantas morrem, essas substâncias que contêm nitrogênio sofrem
decomposição e são transformadas em sais de nitrogênio, que podem ser
usadas pelas plantas. Uma parte dos sais de nitrogênio, porém, é
transformada em gás nitrogênio por algumas Olhe o ciclo do nitrogênio:
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O nitrogênio e os Fertilizantes
A
produção de sais de nitrogênio pode ser feita em indústrias químicas, a
partir do nitrogênio do ar. Combina-se o nitrogênio com o hidrogênio,
produzindo-se amoníaco, que é então usado para fabricar sais de
nitrogênio.
O amoníaco tem ainda outras aplicações: ele é usado em
certos produtos de limpeza e também para fabricar muitos outros
compostos químicos.
Os Gases Nobres
São gases que
dificilmente se combinam com outras substâncias, correspondendo a menos
de 1% do ar. Eles não são utilizados pelo organismo dos seres vivos,
entram e saem inalterados durante a respiração.
Entre os gases nobres, o argônio é o que está presente em maior quantidade (0,93%).
Em lâmpadas comuns (incandescentes), o argônio é muito utilizado, já que a sua produção é barata.
Outros gases nobres são: neônio, usado em letreiros luminosos (é conhecido como gás néon);
xenônio, usado em lâmpadas de flash de máquinas fotográficas;
hélio, um gás de pequena densidade, usado em certos tipos de bexiga e balões dirigíveis;
radônio, um gás radiativo, que, por isso é perigoso, em determinadas concentrações, para os seres vivos.
Uma bexiga cheia de ar tem mais massa que uma bexiga vazia. Por quê?
Porque
tem mais ar. O ar tem massa e ocupa espaço. Mas, no caso da bexiga, a
diferença de massa é bem pequena e só pode ser medida em balanças bem
sensíveis.
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A
diferença de massa é pequena, porque a densidade do ar é relativamente
pequena - muito menor, por exemplo, que a densidade da água.
Agora
considere esta situação: você sente um cheiro gostoso de bolo ou outra
comida vindo da cozinha. Na realidade, você está sentindo o efeito de
gases que saíram do alimento e que estimularam certas partes do seu
nariz. Isso acontece devido a uma propriedade do ar e de todos os gases:
eles tendem a se espalhar, preenchendo todo o espaço disponível. Por
isso, os gases que se desprendem do alimento se espalham pela casa.
Compare
os gases com os líquidos: quando você despeja um pouco de água numa
garrafa, sem enchê-la, a água se deposita no fundo. Ela não ocupa o
volume todo da garrafa. Mas, por outro lado, qualquer que seja a
quantidade de ar dentro de uma garrafa, ele estará ocupando todo o
espaço da garrafa. O ar, e os gases em geral, ocupam todo o volume do
recipiente onde estão. É a propriedade da expansibilidade.
Quando
sopramos uma bexiga de aniversário, enchendo-a bem, constatamos que a
parede do balão fica bem esticada. Isso acontece devido a outra
propriedade do ar e dos gases: eles exercem pressão contra a parede do
recipiente que ocupam.
A
pressão exercida pelo ar na superfície da Terra chama-se pressão
atmosférica. Recebe esse nome porque a atmosfera é a camada de ar que
envolve o planeta.
Pressão atmosférica e a altitude
O
matemático francês Blaise Pascal (1623-1662) levou um barômetro para o
alto de uma montanha. Após muitas observações, medições e anotações, ele
verificou que a pressão do ar diminui com a altura. O ar vai ficando
rarefeito (diminui a quantidade de moléculas nele presente),
gradativamente, conforme aumenta a altitude.
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A
partir desse e de outros experimentos, os cientistas concluíram que a
maioria dos gases está comprimida na parte mais próxima da superfície da
Terra e que o ar fica rarefeito conforme a altitude aumenta, até um
ponto em que não existe mais ar - esse é o limite da atmosfera de nosso
planeta. Os avanços da ciência e da tecnologia têm possibilitado mais
conhecimentos sobre a atmosfera.
O nivel do mar é utilizado como referencial quando se deseja calcular a pressão atmosférica.
Quanto maior a altitude, mais rarefeito é o ar, e assim, menor é a pressão que ele exerce sobre nós.
Compressibilidade e elasticidade Observe o que acontece nas etapas do experimento abaixo:
Ao
tampar a ponta da seringa e empurrar o êmbolo, o ar que existe dentro
da seringa fica comprimido, passando a ocupar menos espaço. Isso ocorre
em razão de uma propriedade do ar denominada compressibilidade.
Quando
o êmbolo é solto e a força que comprime o ar é cessada, o ar volta a
ocupar seu volume inicial. Isso ocorre em razão de uma propriedade do ar
chamada elasticidade.
Os Seres Vivos e a Pressão Atmosférica A
atmosfera exerce pressão também sobre os organismos vivos. Como o nosso
corpo não se deforma? Ou porque não morremos esmagados?
Os organismos resistem porque os líquidos e os gases dentro deles exercem uma pressão contrária à da atmosfera.
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A
pressão atmosférica também é responsável pela entrada de ar nos nossos
pulmões. Observe que na inspiração o tórax se expande, isto é, aumenta
de volume.
Quando o tórax se expande, os pulmões também aumentam
de volume, e o ar entra. Veja: na realidade, com a pressão do tórax, a
pressão do ar nos pulmões diminui, ficando menor que a pressão
atmosférica. É essa diferença entre a pressão atmosférica e a pressão de
dentro dos pulmões que impulsiona o ar para dentro do nosso corpo.
Quando
o ar sai, na expiração, ocorre o inverso: o volume do tórax e o dos
pulmões diminuem, e a pressão do ar interna torna-se maior que a da
atmosfera, fazendo o ar sair.
Se
você já viajou para locais mais altos como a serra, viajou de avião ou
passou por alguma outra situação na qual você mudou de altitude
rapidamente, deve ter percebido uma sensação desagradável na parte
interna da orelha. Essa sensação é decorrente de um desequilíbrio
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Científico de Belém 3° Bimestre-2010 momentâneo entre a pressão que
existe dentro do seu corpo e a do ambiente, em que houve alteração.
A pressão atmosférica exerce força desigual sobre um dos lados do tímpano, distendendo-o.
O
rádio, a televisão, os jornais e os sites diariamente anunciam a
previsão do tempo. Dentro de certa margem de segurança, ficamos sabendo
se vai chover, se vai fazer frio ou calor.
Para facilitar o estudo da atmosfera, os cientistas a dividem em várias camadas: 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.
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.
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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 ficarem
os satélites artificiais.
Toda os fatores que influênciam no clima da Terra estão contidos na Troposfera, vamos estudar cada um deles agora.
A importância da previsão do tempo
Se
sabemos que vai chover, levamos o guarda-chuva quando saímos de casa.
Mas uma dica importante sobre o tempo nos ajuda em muitas outras coisas.
Entre elas, para avaliar as condições da estrada, quando viajamos, e
também para a agricultura.
Os agricultores precisam, muitas vezes,
fazer o plantio no início de um período de chuvas, porque as sementes
precisam de água para germinar. Por outro lado, a previsão de enchentes,
de geadas ou de falta de chuvas pode evitar prejuízos.
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A meteorologia é a ciência que estuda as condições atmosféricas e, com isso, auxilia na previsão do tempo.
Os
técnicos fazem a previsão do tempo estudando vários aspectos da
atmosfera: massas de ar, frentes fria ou quentes, umidade do ar,
temperatura do lugar, pressão atmosférica, etc.
Tempo e clima
É comum as pessoas confundirem os termos tempo e clima. Afinal, o que significa cada um deles?
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.
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).
FATORES RELACIONADOS À PREVISÃO DO TEMPO As nuvens
O
tipo de nuvem presente na atmosfera é uma pista para a previsão do
tempo. Quando olhamos para o céu e vemos nuvens escuras, geralmente
cinzentas, logo achamos que vai chover. A nuvem escura possui gotículas
de água tão próximas umas das outras que a luz do Sol quase não consegue
atravessá-las. E a chuva pode se formar justamente quando as gotículas
se juntam e formam gotas maiores, que não ficam mais suspensas na
atmosfera, e caem.
As nuvens podem ficar em diferentes altitudes e
variar nas suas formas, que dependem de como a nuvem sobe e da
temperatura do ar.
São utilizadas palavras que vieram do latim para descrever os vários tipos de nuvens.
Cirros
- Nuvens altas e de cor branca. Cirru significa 'caracol' em latim.
Muitas vezes essas nuvens se parecem com cabelos brancos. Podem ser
formadas por cristais de gelo.
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Cúmulos - Nuvens brancas formando grandes grupos, com aspecto de flocos de algodão. Cumulu, em latim significa 'pilha', 'montão'
Estratos
- Formam grandes camadas que cobrem o céu, como se fossem um nevoeiro, e
torna o dia nublado. Estratu significa 'camada'.
Para
descrever as nuvens usamos ainda os termos nimbos e altos. Nimbos são
nuvens de cor cinza-escuro. A presença de nimbos no seu é sinal de
chuva. Nimbos significa 'portador de chuva'. E altos são nuvens
elevadas.
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Esses
dois termos podem ser combinados para descrever os vários tipos de
nuvens. Cúmulos-nimbos, por exemplo, são nuvens altas que costuma
indicar tempestade.
As Massas de Ar
A
massa de ar é um aglomerado de ar em determinadas condições de
temperatura umidade e pressão. As massas de ar podem ser quentes ou
frias. As quente, em geral, deslocam-se de regiões tropicais e as frias
se originam nas regiões polares.
As massas de ar podem ficar estacionadas, em determinado local, por dias e até semanas.
Mas
quando se movem, provocam alteração no tempo havendo choques entre
massas de ar quente e frio: enquanto uma avança, a outra recua.
O
encontro entre duas massas de ar de temperaturas diferentes dá origem a
uma frente, ou seja, a uma área de transição entre duas massas de ar. A
frente pode ser fria ou quente. Uma frente fria ocorre quando uma massa
de ar frio encontra e empurra uma massa de ar quente, ocasionando
nevoeiro, chuva e queda de temperatura.
E
uma frente quente ocorre quando uma massa de ar quente encontra uma
massa de ar frio que estava estacionada sobre uma região, provocando
aumento da temperatura.
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O
ar em movimento se chama vento. Sua direção e velocidade afetam as
condições do tempo. Para se prever quando uma massa de ar chegará a uma
determinada localidade, é fundamental conhecer a velocidade dos ventos.
O
movimento do ar, em relação à superfície da Terra, pode variar desde a
calmaria e falta de vento até a formação de furacões que provocam a
destruição em razão de ventos a mais de 120 quilômetros por hora.
A
velocidade dos ventos é medida com um aparelho denominado anemômetro,
que é, basicamente, um tipo de cata-vento, como se pode ver ao lado.
No
anemômetro, as pequenas conchas giram quando o vento bate nelas,
fazendo toda a peça rodar. Um ponteiro se movimenta em uma escala
graduada, em que é registrada a velocidade do vento
Nos
aeroportos, é comum ver instrumentos, como, por exemplo, a biruta, que é
muito simples, usada para verificar a direção do vento. Também podemos
encontrar birutas na beira de praias, para orientar pescadores,
surfistas etc.
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Os
aeroportos, atualmente têm torres de controle, nas quais as informações
sobre velocidade e direção dos ventos obtidas por instrumentos são
processadas por computadores, que fornecem dados necessários para o
pouso e decolagem.
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.
A temperatura do ar é medida por meio de termômetros.
Os boletins meteorológicos costumam indicar as temperaturas máxima e
mínima previstas para um determinado período.
O vapor de água
presente no ar ajuda a reter calor. Assim verificamos que, em lugares
mais secos, há menor retenção de calor na atmosfera e a diferença entre
temperatura máxima e mínima é maior. Simplificando, podemos dizer que
nesses locais pode fazer muito calor durante o dia, graças ao Sol, mas
frio à noite como, por exemplo, nos desertos e na caatinga.
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Roupas
típicas de habitantes do deserto costumam ser de lã, um ótimo isolante
térmico, que protege tanto do frio quanto do calor excessivo. Além
disso, as roupas são bem folgadas no corpo, com espaço suficiente para
criar o isolamento térmico.
Umidade do Ar
A umidade do ar
diz respeito à quantidade de vapor de água presente na atmosfera - o que
caracteriza se o ar é seco ou úmido - e varia de um dia para o outro. A
alta quantidade de vapor de água na atmosfera favorece a ocorrência de
chuvas. Já com a umidade do ar baixa, é difícil chover.
Quando
falamos de umidade relativa, comparamos a umidade real, que é verificada
por aparelhos como o higrômetro, e o valor teórico, estimado para
aquelas condições. A umidade relativa pode variar de 0% (ausência de
vapor de água no ar) a 100% (quantidade máxima de vapor de água que o ar
pode dissolver, indicando que o ar está saturado).
Em regiões
onde a umidade relativa do ar se mantém muito baixa por longos períodos,
as chuvas são escassas. Isso caracteriza uma região de clima seco.
A atmosfera com umidade do ar muito alta é um fator que favorece a ocorrência de chuva.
Quem mora, por exemplo em Manaus sabe bem disso. Com clima úmido, na capital amazonense o tempo é freqüentemente chuvoso.
Como já vimos, a umidade do ar muito baixa causa clima seco e escassez de chuvas.
De
acordo com a OMS (Organização Mundial da Saúde), valores de umidade
abaixo de 20% oferecem risco à saúde, sendo recomendável a suspensão de
atividades físicas, principalmente das 10 às 15horas. A baixa umidade do
ar, entre outros efeitos no nosso organismo pode provocar sangramento
nasal, em função do ressecamento das mucosas.
No entanto, também é
comum as pessoas não se sentirem bem em dias quentes e em lugares com
umidade do ar elevada. Isso acontece porque, com o ar saturado de vapor
de água, a evaporação do suor do corpo se torna difícil, inibindo a
perda de calor. E nosso corpo se refresca quando o suor que eliminamos
evapora, retirando calor da pele.
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Nível pluviométrico/ quantidade de chuva
A
quantidade de chuva é medida pelo pluviômetro. Nesse aparelho, a chuva é
recolhida por um funil no alto de um tambor e medida em um cilindro
graduado.
A quantidade de chuva é medida no pluviômetro em
milímetros: um milímetro de chuva corresponde a 1 litro de água por
metro quadrado. Quando se diz, por exemplo, que ontem o índice
pluviométrico, ou da chuva, foi de 5 milímetros na cidade de Porto
Alegre, significa que se a água dessa chuva tivesse sido recolhida numa
piscina ou em qualquer recipiente fechado, teria se formado uma camada
de água com 5 milímetros de altura.
Os meteorologistas dizem que a
chuva é leve quando há precipitação de menos de 0,5mm em uma hora; ela é
forte quando excede os 4mm.
A pressão atmosférica está relacionada à umidade do ar. Quanto mais seco estiver o ar, maior será o valor desta pressão.
A diminuição da pressão atmosférica indica aumento da umidade do ar,
que, por sua vez, indica a possibilidade de chuva. A pressão atmosférica
é medida pelo barômetro.
Estações Meteorológicas
Nas
estações meteorológicas são registradas e analisadas as variações das
condições atmosféricas por meio de equipamentos dos quais fazem uso,
como termômetros, higrômetros, anemômetros, pluviômetros, etc.
Nessas
estações trabalham os meteorologistas, profissionais que estudam, entre
outras coisas, as condições atmosféricas. Os meteorologistas contam com
as informações captadas por satélites meteorológicos e radiossondas.
Os
satélites meteorológicos são localizados em vários pontos do espaço,
captam imagens da superfície e das camadas atmosféricas da Terra e podem
mostrar a formação e o deslocamento das nuvens e das frentes frias ou
quentes.
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As
radiossondas são aparelhos que emitem sinais de rádio. São
transportados por balões e sua função é medir a pressão, a umidade, e a
temperatura das camadas altas da atmosfera. Há aviões que também coletam
e enviam informações sobre as condições do tempo.
Das
estações meteorológicas, os técnicos enviam os dados das condições do
tempo para os distritos ou institutos meteorológicos a fim de fazer as
previsões do tempo para as diversas regiões.
No Brasil há o Inmet -
Instituto Nacional de Meteorologia e o Inpe - Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais, onde se fazem previsões que exigem maior precisão
de dados.
As informações sobre o tempo nas diversas regiões do
Brasil, divulgadas pelos noticiários, são obtidas junto a esses
institutos ou de outros similares.
Como já vimos, a camada de ar
que fica em contato com a superfície da Terra recebe o nome de
troposfera que tem uma espessura entre 8 e 16 km. Devido aos fatores
naturais, tais como as erupções vulcânicas, o relevo, a vegetação, os
oceanos, os rios e aos fatores humanos como as indústrias, as cidades, a
agricultura e o próprio homem, o ar sofre, até uma altura de 3 km,
influências nas suas características básicas.
Todas as camadas que
constituem nossa atmosfera possuem características próprias e
importantes para a proteção da terra. Acima dos 25 km, por exemplo,
existe uma concentração de ozônio (O3) que funciona como um filtro,
impedindo a passagem de algumas radiações prejudiciais à vida. Os raios
ultravioletas que em grandes quantidades poderiam eliminar a vida são,
em boa parte, filtrados por esta camada de ozônio. A parcela dos raios
ultravioletas que chegam a terra é benéfica tanto para a eliminação de
bactérias como na prevenção de doenças. Nosso ar atmosférico não foi
sempre assim como é hoje, apresentou variações através dos tempos.
Provavelmente o ar que envolvia a Terra, primitivamente, era formado de
gás metano
(CH4), amônia (NH3), vapor d’água e hidrogênio (H2).
Com o aparecimento dos seres vivos, principalmente os vegetais, a
atmosfera foi sendo modificada. Atualmente, como já sabemos, o ar é
formado de aproximadamente 78% de nitrogênio (N2), 21% de oxigênio,
0,03% de gás carbônico (CO2) e ainda gases nobres e vapor de água. Esta
composição apresenta variações de acordo com a altitude.
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Fatores que provocam alterações no ar
A
alteração na constituição química do ar através dos tempos indica que o
ar continua se modificando na medida em que o homem promove alterações
no meio ambiente. Até agora esta mistura gasosa e transparente tem
permitido a filtragem dos raios solares e a retenção do calor,
fundamentais à vida. Pode-se dizer, no entanto, que a vida na Terra
depende da conservação e até da melhoria das características atuais do
ar.
Os principais fatores que têm contribuído para provocar alterações no ar são:
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.
Graças ao efeito estufa, a
temperatura da Terra se mantém, em média, em torno de 15ºC, o que é
favorável à vida no planeta. Sem esse aquecimento nosso planeta seria
muito frio.
O nome estufa tem origem nas estufas de vidro, em que se cultivam certas plantas, e a luz do
Sol
atravessa o vidro aquecendo o interior do ambiente. Apenas parte do
calor consegue atravessar o vidro, saindo da estufa. De modo semelhante
ao vidro da estufa, a atmosfera deixa passar raios de Sol que aquecem a
Terra. Uma parte desse calor volta e escapa para o espaço, atravessando a
atmosfera, enquanto outra parte é absorvida por gases atmosféricos
(como o gás carbônico) e volta para a Terra, mantendo-a aquecida.
No
entanto desde o surgimento das primeiras indústrias, no século XVIII,
tem aumentado a quantidade de gás carbônico liberado para a atmosfera.
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A
atmosfera fica saturada com esse tipo de gás, que provoca o agravamento
do efeito estufa. Cientistas e ambientalistas têm alertado para esse
fenômeno que parece ser a principal causa do aquecimento global.
Observe abaixo um esquema do efeito estufa.
O gás carbônico e outros gases permitem a passagem da luz do Sol, mas retêm o calor por ele gerado.
A queima de combustíveis fosseis e outros processos provocam acúmulo de gás carbônico no ar, aumentando o efeito estufa.
Por meio da fotossíntese de plantas e algas, ocorre a remoção de parte do gás carbônico do ar.
A poluição do ar é definida como sendo a degradação da qualidade do ar como resultado de atividades diretas ou indiretas que:
Prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população;
Criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;
Afetem desfavoravelmente a biota (organismos vivos);
Afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;
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Lancem
matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais
estabelecidos em leis federais [Lei Federal no 6938, de 31 de agosto de
1981, regulamentada pelo decreto no 8 351/83].
Poluição e sua fonte
Para facilitar o estudo do assunto, identificamos quatro tipos principais de poluição do ar, segundo as fontes poluidoras.
Poluição
de origem natural: resultante de processos naturais como poeiras,
nevoeiros marinhos, poeiras de origem extraterrestre, cinzas
provenientes de queimadas de campos, gases vulcânicos, pólen vegetal,
odores ligados à putrefação ou fermentação natural, entre outros.
Poluição relacionada aos transportes: resultante da ação de veículos automotores e aviões.
Devido
a combustão da gasolina, óleo diesel, álcool etc., os veículos
automotores eliminam gases como o monóxido de carbono, óxido de enxofre,
gases sulfurosos, produtos à base de chumbo, cloro, bromo e fósforo,
além de diversos hidrocarbonetos não queimados. Variando de acordo com o
tipo de motor, os aviões eliminam para a atmosfera: cobre, dióxido de
carbono, monoaldeídos, benzeno etc.
Poluição pela combustão:
resultante de fontes de aquecimento domésticos e de incinerações, cujos
agentes poluentes são: dióxido de carbono, monóxido de carbono,
aldeídos, hidrocarbonetos não queimados, compostos de enxofre. O
anidrido sulfuroso, por exemplo, pode transformar-se em anidrido
sulfúrico, e este, em ácido sulfúrico, que precipita juntamente com as
águas das chuvas.
Poluição devida às indústrias: resultante dos
resíduos de siderúrgicas, fábricas de cimento e de coque, indústrias
químicas, usinas de gás e fundição de metais ferrosos. Entre esses
resíduos encontram-se substâncias tóxicas e irritantes, poluentes
fotoquímicos, poeiras etc. Além da poeira de natureza química, com grãos
de tamanho dos mais diferentes, os principais poluentes industriais
encontram-se no estado gasoso, sendo que os mais freqüentes são:
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Científico de Belém 3° Bimestre-2010 dióxido de carbono, monóxido de
carbono, óxido de nitrogênio, compostos fluorados, anidrido sulfuroso,
fenóis e álcoois de odores desagradáveis.
Um fenômeno interessante
na atmosfera é o da inversão térmica, ocasião na qual a ação dos
poluentes do ar pode ser bastante agravada. A coisa funciona assim:
normalmente, o ar próximo à superfície do solo está em constante
movimento vertical, devido ao processo convectivo (correntes de
convecção). A radiação solar aquece a superfície do solo e este, por sua
vez, aquece o ar que o banha; este ar quente é menos denso que o ar
frio, desse modo, o ar quente sobe (movimento vertical ascendente) e o
ar frio, mais denso, desce (movimento vertical descendente).
Este
ar frio que toca a superfície do solo, recebendo calor dele, esquenta,
fica menos denso, sobe, dando lugar a um novo movimento descendente de
ar frio.
E o ciclo se repete. O normal, portanto, é que se tenha ar quente
numa camada próxima ao solo, ar frio numa camada logo acima desta e ar
ainda mais frio em camadas mais altas porém, em constantes trocas por
correntes de convecção. Esta situação normal do ar colabora com a
dispersão da poluição local.
Na inversão térmica, condições
desfavoráveis podem, entretanto, provocar uma alteração na disposição
das camadas na atmosfera. Geralmente no inverno, pode ocorrer um rápido
resfriamento do solo ou um rápido aquecimento das camadas atmosféricas
superiores. Quando isso ocorre, o ar quente ficando por cima da camada
de ar frio, passa a funcionar como um bloqueio, não permitindo os
movimentos verticais de convecção: o ar frio próximo ao solo não sobe
porque é o mais denso e o ar quente que lhe está por cima não desce,
porque é o menos denso. Acontecendo isso, as fumaças e os gases
produzidos pelas chaminés e pelos veículos não se dispersam pelas
correntes verticais. Os rolos de fumaça das chaminés assumem posição
horizontal, ficando nas proximidades do solo. A cidade fica envolta numa
“neblina” e conseqüentemente a concentração de substâncias tóxicas
aumenta muito.
O fenômeno é comum no inverno de cidades como Nova
Iorque, São Paulo e Tóquio, agravado pela elevada concentração de
poluentes tóxicos diariamente despejados na atmosfera.
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A
camada de ozônio é uma "capa" de gás que envolve a Terra e a protege de
várias radiações, sendo que a principal delas, a radiação ultravioleta,
é a principal causadora de câncer de pele. Devido ao desenvolvimento
industrial, passaram a ser utilizados produtos que emitem
clorofluorcarbono , um gás que ao atingir a camada de ozônio destrói as
moléculas que a formam (O3), causando assim a destruição dessa camada da
atmosfera. Sem essa camada, a incidência de raios ultravioletas nocivos
à Terra fica sensivelmente maior, aumentando as chances do câncer.
Nas
últimas décadas tentou-se evitar ao máximo a utilização do
clorofluorcarbono e, mesmo assim, o buraco na camada de ozônio continua
aumentando, preocupando a população mundial. As tentativas de se
diminuir a produção do clorofluorcarbono , devido à dificuldade de se
substituir esse gás, principalmente nos refrigeradores, fez com que o
buraco continuasse aumentando, prejudicando cada vez mais a humanidade.
De qualquer forma, temos que evitar ao máximo a utilização desse gás,
para que possamos garantir a sobrevivência de nossa espécie.
O buraco
A
região mais afetada pela destruição da camada de ozônio é a Antártida.
Nessa região, principalmente no mês de setembro, quase a metade da
concentração de ozônio é misteriosamente sugada da atmosfera. Esse
fenômeno deixa à mercê dos raios ultravioletas uma área de 31 milhões de
quilômetros quadrados, maior que toda a América do Sul, ou 15% da
superfície do planeta. Nas demais áreas do planeta, a diminuição da
camada de ozônio também é sensível; de 3 a 7% do ozônio que a compunha
já foi destruído pelo homem.
O que são os raios ultravioleta ?
Raios ultravioletas são ondas semelhantes a ondas luminosas, as quais se
encontram exatamente acima do extremo violeta do espectro da luz
visível.
A reação
As moléculas de clorofluorcarbono, passam
intactas pela troposfera, que é a parte da atmosfera que vai da
superfície até uma altitude média de 10.0 metros. Em seguida essas
moléculas atingem a estratosfera, onde os raios ultravioletas do sol
aparecem em maior quantidade. Esses raios quebram as partículas de
clorofluorcarbono liberando o átomo de cloro. Este átomo, então, rompe a
molécula de ozônio, formando monóxido de cloro e oxigênio. A reação tem
continuidade e logo o átomo de cloro libera o de oxigênio que se liga a
um átomo de oxigênio de outra molécula de ozônio, e o átomo de cloro
passa a destruir outra molécula de ozônio, criando uma reação em cadeia.
Por
outro lado, existe a reação que beneficia a camada de ozônio: Quando a
luz solar atua sobre óxidos de nitrogênio, estes podem reagir liberando
os átomos de oxigênio, que se combinam e produzem ozônio. Estes óxidos
de nitrogênio são produzidos continuamente pelos
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Científico de Belém 3° Bimestre-2010 veículos automotores, resultado da
queima de combustíveis fósseis. Infelizmente, a produção de
clorofluorcarbono, mesmo sendo menor que a de óxidos de nitrogênio,
consegue, devido à reação em cadeia já explicada, destruir um número bem
maior de moléculas de ozônio que as produzidas pelos automóveis.
Porque na Antártida
Em
todo o mundo as massas de ar circulam, sendo que um poluente lançado no
Brasil pode atingir a Europa devido a correntes de convecção. Na
Antártida, devido ao rigoroso inverno de seis meses, essa circulação de
ar não ocorre e, assim, formam-se círculos de convecção exclusivos
daquela área. Os poluentes atraídos durante o verão permanecem na
Antártida até a época de subirem para a estratosfera. Ao chegar o verão,
os primeiros raios de sol quebram as moléculas de clorofluorcarbono
encontradas nessa área, iniciando a reação. Foi constatado que na
atmosfera da Antártida, a concentração de monóxido de cloro é cem vezes
maior que em qualquer outra parte do mundo.
No Brasil ainda há pouco com que se preocupar!
No
Brasil, a camada de ozônio ainda não perdeu 5% do seu tamanho original,
de acordo com os instrumentos medidores do Instituto de Pesquisas
Espaciais. O instituto acompanha a movimentação do gás na atmosfera
desde 1978 e até hoje não detectou nenhuma variação significante,
provavelmente pela pouca produção de clorofluorcarbono no Brasil em
comparação com os países de primeiro mundo. No Brasil apenas 5% dos
aerossóis utilizam clorofluorcarbono, já que uma mistura de butano e
propano é significativamente mais barata, funcionando perfeitamente em
substituição ao clorofluorcarbono.
Os males
A principal
conseqüência da destruição da camada de ozônio será o grande aumento da
incidência de câncer de pele, desde que os raios ultravioletas são
mutagênicos. Além disso, existe a hipótese segundo a qual a destruição
da camada de ozônio pode causar desequilíbrio no clima, resultando no
efeito estufa, o que causaria o descongelamento das geleiras polares e
conseqüente inundação de muitos territórios que atualmente se encontram
em condições de habitação. De qualquer forma, a maior preocupação dos
cientistas é mesmo com o câncer de pele, cuja incidência vem aumentando
nos últimos vinte anos. Cada vez mais aconselha-se a evitar o sol nas
horas em que esteja muito forte, assim como a utilização de filtros
solares, únicas maneiras de se prevenir e de se proteger a pele.
Nota: Este artigo é sobre o estado. Para outros significados, veja 
