3 balanco energia terra

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  • Balano energtico

    da Terra

  • Daniela Pinto

    Balano Energtico da Terra

    O Sol a principal fonte de energia da Terra (na forma de radiao eletromagntica).

    Se a Terra absorvesse toda a radiao solar, a sua temperatura aumentava muito e no era possvel existir vida.

    A temperatura mdia superfcie da Terra de 15 C (288 K) e este valor tem estado constante (no aumentou).

    Isto acontece porque a Terra absorve energia do Sol, mas tambm emite energia.

    2

  • Daniela Pinto

    Quando a radiao solar chega Terra:

    30% refletida para o espao:

    pela atmosfera (24%) pela superfcie (6%);

    70% absorvida:

    pelos gases da atmosfera (26%); pela superfcie (solo e gua) (44%).

    .

    3

    Albedo terrestre

    Medida da refletividade da superfcie de um corpo.

    Pode variar de 0 (escuro) a 1 (brilhante), quando no expresso em percentagem.

    O albedo terrestre cerca de 30%.

  • Daniela Pinto

    A radiao solar que atinge a superfcie da Terra aumenta a sua energia interna e a sua temperatura.

    A superfcie da Terra emite radiao infravermelha.

    A maior parte da radiao emitida pela superfcie absorvida pelos gases (principalmente vapor de gua e CO2) da atmosfera.

    Estes gases emitem a radiao absorvida para a superfcie da Terra e para o espao.

    A restante radiao emitida pela superfcie perde-se no espao.

    4

    Radiao emitida

  • Daniela Pinto

    A quantidade de energia solar que a Terra recebe = quantidade de

    energia refletida e emitida para o espao.

    Estes 70% + 30% (refletidos para o espao, pela atmosfera e pela superfcie), faz com que:

    Cerca de 70% da energia da radiao solar que chega Terra emitida para o espao pela atmosfera e pela superfcie.

    5

    Balano final

  • Daniela Pinto

    Assim, a Terra est em

    equilbrio trmico com o

    espao, e por isso a

    sua temperatura mdia

    constante (15 C).

    6

    Equilbrio trmico da Terra

  • Daniela Pinto

    A absoro, reflexo e emisso de radiao dependem da superfcie (forma e tipo de material).

    Poder de absoro - Capacidade que um corpo tem para absorver radiao.

    Poder de emisso ou emissividade (e) - Capacidade que um corpo tem para emitir radiao. Pode ter valores entre 0 e 1.

    7

    Absoro e Emisso de Energia

    Radiao absorvida Radiao emitida

  • Daniela Pinto

    Os corpos que no emitem radiao tm emissividade zero.

    Os corpos que emitem o mximo de radiao a uma dada temperatura tm

    emissividade um.

    8

    Emissividade

    Quando um corpo absorve e emite radiao no mesmo comprimento de onda:

    Um baixo poder de absoro Um baixo poder de emisso

    Um alto poder de absoro Um alto poder de emisso

  • Daniela Pinto

    Cubo com 4 superfcies diferentes (preta, branca, polida e baa) e um

    termmetro, que mede o aumento da temperatura do cubo ao longo do

    tempo, quando uma das superfcies absorve radiao visvel.

    9

    Cubo de Leslie

  • Daniela Pinto

    O aumento da temperatura do cubo maior quando as superfcies preta e baa so iluminadas.

    10

    Faces preta/branca, polida/baa

    Quanto maior for o aumento da temperatura num corpo, devido a uma radiao,

    maior o seu poder de absoro e o seu poder de emisso para essa radiao.

  • Daniela Pinto

    A superfcie preta absorve muita radiao visvel, aquece mais e emite radiao infravermelha. um bom absorsor de radiao visvel e um bom emissor de radiao infravermelha.

    A superfcie branca absorve pouca radiao visvel (reflete a maior parte e aquece menos) e emite radiao infravermelha.

    11

    Face preta/branca

  • Daniela Pinto

    Corpo terico que absorve e emite

    toda a radiao incidente.

    Tem emissividade 1

    um emissor perfeito (emite a

    mxima radiao possvel

    temperatura a que se encontra).

    Corpo negro

    12

    Corpo negro

    Os corpos no absorvem toda a radiao que incide sobre eles.

  • Daniela Pinto

    Energia emitida por um corpo em cada unidade de tempo.

    13

    Potncia irradiada

    A potncia total irradiada por uma superfcie diretamente

    proporcional rea da sua superfcie e quarta potncia da sua

    temperatura absoluta:

    = 4

    =

    =

    = =

    5,67 10821

    =

    =

    Lei de Stefan-Boltzmann

  • Daniela Pinto

    Quando um corpo absorve energia de uma radiao, a sua temperatura e a

    sua potncia irradiada aumentam.

    14

    Intensidade da radiao

    Intensidade de radiao o valor do fluxo de energia por unidade de

    rea por unidade de tempo. Como energia por unidade de tempo a

    definio de potncia, podemos definir a intensidade de radiao, de forma

    equivalente, como a potncia emitida por unidade de rea.

    =

    W/m2

  • Daniela Pinto

    15

    = 4

    Lei de Stefan-Boltzmann

    = 4

    = 4

    =

  • Daniela Pinto

    Os corpos emitem radiao a qualquer temperatura, mas para cada temperatura h um comprimento de onda em que emisso de radiao mxima.

    O comprimento de onda (mx

    ) do mximo de radiao emitida pelo corpo desloca-se para valores menores quando a temperatura (T) aumenta:

    Se mx

    diminui A temperatura aumenta

    Se mx

    aumenta A temperatura diminui

    16

    Deslocamento de Wien

    = = 2,9 103

  • Daniela Pinto

    A cor da radiao emitida muda de vermelho, para amarelo e depois para

    azul esbranquiado.

    Quando um corpo aquece e emite luz visvel, a temperatura aumenta e mx

    diminui.

    A cor da radiao emitida varia com a temperatura do corpo.

    Um corpo quente emite radiao com uma potncia maior do que um corpo

    frio, mas o comprimento de onda da radiao mxima emitida menor.

    17

    Comprimento de onda vs temperatura

  • Daniela Pinto

    O Sol apresenta uma temperatura de cerca de 5780 K.

    Pelo deslocamento de Wien:

    =2,9 103

    5780= 5,0 107

    Este comprimento de onda corresponde potncia mxima emitida pelo

    Sol e localiza-se na zona da luz visvel do espetro eletromagntico.

    18

    Deslocamento de Wien

  • Daniela Pinto

    A Terra apresenta uma temperatura de cerca de 288 K (15 C).

    Pelo deslocamento de Wien:

    =2,9 103

    288= 1,0 105

    Este comprimento de onda corresponde potncia mxima emitida pela

    Terra e localiza-se na zona do infravermelho do espetro

    eletromagntico.

    19

    Deslocamento de Wien