Unidade Um Do Sol ao Aquecimento

Apresentação em tema: "Unidade Um Do Sol ao Aquecimento"— Transcrição da apresentação:

1 Unidade Um Do Sol ao Aquecimento
Energia – do Sol para a Terra

2 Do Sol para a Terra Sistema Termodinâmico – sistema constituído por um conjunto de muitas partículas onde pode haver variação significativa da sua energia interna.

3 Do Sol para a Terra A Terra é um sistema termodinâmico onde a sua energia interna praticamente não varia, uma vez que a energia absorvida (proveniente do Sol) é praticamente igual à energia que emite para o espaço.

4 Do Sol para a Terra A Terra recebe energia directamente do Sol sob a forma de radiação mas nem toda é absorvida pela Terra. Cerca de 30% da energia solar que chega à Terra é reflectida na alta atmosfera (albedo da Terra).

5 Do Sol para a Terra Da restante energia, uma parte é dispersa pelos constituintes da atmosfera, outra parte é absorvida por algumas partículas como o ozono, oxigénio e outros. Uma parte da energia é reflectida pela superfície terrestre e a restante é absorvida.

6 A Terra é simultaneamente absorsora e emissora de energia.
Emissão de radiação A Terra é simultaneamente absorsora e emissora de energia. Tal como a Terra, todos os corpos emitem (irradiam) energia, embora nem todos o façam do mesmo modo. Bons absorsores são também bons emissores.

7 Radiação emitida pelos corpos
Todos os corpos radiam energia pois os corpúsculos que os constituem estão em permanente agitação ocorrendo emissão de ondas electromagnéticas. Como os átomos e as moléculas não oscilam todos da mesma maneira as ondas emitidas apresentam um espectro contínuo de frequências.

8 Radiação emitida pelos corpos
Todos os corpos emitem radiação num contínuo de c.d.o e o c.d.o para o qual se dá a emissão com intensidade máxima depende da temperatura.

9 Radiação emitida pelos corpos
A Intensidade da radiação térmica emitida por um corpo é a energia emitida por unidade de tempo e por unidade de área desse corpo.

10 Radiação emitida pelos corpos
Sabemos também que a potência é a energia por unidade de tempo podemos relacionar a intensidade com a potência emitida:

11 Radiação emitida pelos corpos
A intensidade da radiação varia com a quarta potência da temperatura absoluta – lei de Stefan-Boltzmann

12 Lei de Stefan-Boltzmann
P – potência emitida (W) e – emissividade  - constante de Stefan-Boltzmann (5,6710-8 Wm-2K-4) T – temperatura absoluta (K) A – área (m2)

13 Emissividade A emissividade (e) depende da natureza do material e pode variar entre zero e um. A emissividade é nula (e=0) quando o corpo apenas reflecte, não emite nem absorve. A emissividade é um (e=1) quando o corpo absorve toda a radiação que sobre ele incide. Corpo negro (e=1) corpo que absorve toda a radiação que sobre ele incide.

14 Lei de Stefan-Boltzmann
Tendo em conta a expressão de Stefan-Boltzmann, pode concluir-se que o poder emissor de um corpo depende: Da natureza do corpo (e) Da área exposta (A) Da temperatura absoluta a que se encontra Cuidado com as proporcionalidades na Lei de Stefan-Boltzmann

15 Lei do deslocamento de Wien
A potência máxima emitida por um corpo corresponde a uma dada zona do espectro electromagnético. Conforme a temperatura a que se encontre, um corpo pode ou não emitir radiação visível e dentro dessa zona, a sua cor pode variar com a alteração da temperatura.

16 Lei do deslocamento de Wien
A relação entre a temperatura e os valores da radiação em que a potência irradiada é máxima, é dada pelo deslocamento de Wien. O comprimento de onda da radiação correspondente à máxima potência irradiada é inversamente proporcional à temperatura absoluta do corpo.

17 Lei do deslocamento de Wien
Matematicamente… duas grandezas inversamente proporcionais tem-se que…

18 Lei do deslocamento de Wien
Tendo em conta a temperatura média do Sol e da Terra, verifica-se que o Sol apresenta o seu máximo de emissão na zona do visível enquanto que as radiações emitidas pela Terra se situam na zona do IV.

19 Lei do deslocamento de Wien
O sol emite para além de radiações visíveis, radiação IV e UV; o comprimento de onda para o qual é máxima a emissão, corresponde a radiações verdes. A cor do Sol resulta da combinação do verde com radiações de c.d.o mais elevado (vermelhas) que também emite. Da combinação entre o verde e o vermelho obtemos a cor amarela que caracteriza o Sol.

20 Efeito de Estufa Parte das radiações IV emitidas pela Terra são reenviadas para a Terra depois de serem reflectidas pelos gases de estufa. Devido ao aumento da concentração dos gases de estufa (resultante do aumento das actividades humanas) o efeito de estufa tornou-se um problema ambiental dado que a temperatura média da Terra tem vindo a aumentar.

21 Balanço energético da Terra. Temperatura média da Terra
A constante solar (S) é a energia recebida, por unidade de tempo, sobre a unidade de superfície da Terra orientada perpendicularmente aos raios solares.

22 Balanço energético da Terra. Temperatura média da Terra
Só 70% da energia solar incidente é absorvida pela Terra. A radiação solar que atinge a Terra corresponde à recebida na base de um cilindro com o raio igual ao raio da Terra.

23 Balanço energético da Terra. Temperatura média da Terra
Contudo a Terra também emite cuja potência emitida pode ser calculada pela Lei de Stefan-Boltzmann

24 Balanço energético da Terra. Temperatura média da Terra
Considerando e=1 para a Terra e que a sua temperatura média não devia variar muito dado que Pabsorvida = Pemitida

25 Balanço energético da Terra. Temperatura média da Terra
O valor calculado é mais baixo do que o observado para a temperatura média (15ºC). Esta diferença deve-se ao facto de não se considerar neste cálculo o Efeito de Estufa.