Unidade 3 – Mudança Global Ciências Físico-químicas - 8º ano de escolaridade - Atmosfera...

3.1. – Descrição do tempo atmosférico

Unidade 3 – Mudança Global

Ciências Físico-químicas - 8º ano de escolaridade

- Atmosfera terrestre

-Temperatura e humidade

- Pressão atmosférica


3.1. Descrição do tempo atmosférico

Ciências Físico-Químicas | 8º ano de escolaridade 2Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares

Objetivos

No final desta unidade deverás:

• Reconhecer a importância da atmosfera terrestre;

• Saber que a atmosfera se pode dividir em camadas com diferentes características;

• Relacionar a troposfera com a ocorrência dos principais fenómenos atmosféricos;

•Conhecer algumas características das camadas da atmosfera;

•Identificar os principais processos de aquecimento da atmosfera, com vista à interpretação do papel

protetor da atmosfera e do efeito de estufa;

•Reconhecer os factores que condicionam o estado do tempo;

•Saber calcular a amplitude térmica (diurna e anual) e a temperatura média diurna;

•Distinguir entre precipitação e humidade (absoluta e relativa);

•Relacionar a humidade relativa do ar com a temperatura;

•Conhecer o conceito de pressão atmosférica e respetivas unidades (SI e usuais);

•Relacionar a pressão atmosférica com a temperatura e humidade do ar.




Descrição do tempo atmosférico

Todos nós estamos diariamente interessados em saber qual o estado do

tempo:

- Será que vai chover?

- Irá continuar o calor insuportável?

- Estará hoje mais quente do que ontem?

Muitas atividades são afetadas pelo estado do tempo!





No 7º ano aprendeste sobre o planeta Terra que:

• encontra-se à distância “ideal” do Sol, isto é, nem demasiado

perto, nem demasiado longe;

• possui movimento de rotação sobre o seu eixo, o que impede

que haja zonas da Terra expostas durante muito tempo à

radiação solar;

• possui movimento de translação e que, devido a este

movimento, à superfície esférica da Terra e à inclinação do seu

eixo, a radiação solar seja distribuída de forma desigual sobre

os locais da Terra.

O planeta divide-se em zonas climáticas, que se

distinguem umas das outras quanto às temperaturas

médias do ar, ao tipo e frequência das chuvas, aos

ventos que predominam, etc.





As estações do ano deve-se ao movimento de translação e à

inclinação do eixo da Terra relativamente à perpendicular ao

plano da órbita.

A radiação solar que atinge a Terra durante o ano varia entre

um máximo no Verão e um mínimo no Inverno

A diferente inclinação dos raios solares provoca

aquecimento diferente na Terra:

-quando os raios solares são muito inclinados, ou seja,

muito oblíquos, a mesma quantidade de calor distribui-se

por uma superfície grande, que, por isso, é pouco

aquecida.

-- quando os raios solares são pouco inclinados, ou

seja, pouco oblíquos, a mesma quantidade de calor

distribui-se por uma superfície menor, que, por isso, é

mais aquecida.





Ao contrário dos restantes planetas do Sistema Solar, a Terra está envolvida por

uma camada gasosa, que:

• A protege um pouco no caso da queda de um meteorito;

• mantém a temperatura amena, sem que seja gélida durante a noite nem

extremamente quente durante o dia;

• contém oxigénio essencial à respiração

A atmosfera faz parte da Terra, deslocando-se com ela durante o seu movimento

de rotação.

Mas o estado local do tempo pode sofrer variações, diretamente influenciadas pelos movimentos

das camadas de ar atmosférico.

É na atmosfera que ocorrem os fenómenos que determinam as mudanças repentinas do

estado do tempo.




Atmosfera terrestre

•A atmosfera é uma fina e complexa camada de gases que envolvem a Terra e

que se encontram “presos” a ela por ação da força da gravidade, considera-se que

tem cerca de 1 000 km de espessura

Sem a atmosfera, a Terra não passaria de um planeta nu e rochosos, pelo que é

um elemento indispensável à vida no planeta.

•A atmosfera terrestre é determinante nas características únicas do nosso planeta,

protegendo-nos das radiações ultravioletas nocivas (devido à camada do ozono),

impede a chegada de meteoritos à superfície e evita a ocorrência de grandes

amplitudes térmicas( efeito estufa)

•É mais densa junto à superfície porque aí a força gravitacional exercida pela

Terra é mais intensa. A usa densidade diminui à medida que a altura aumenta.

A atmosfera é constituída por diferentes camadas que se

distinguem pela sua composição e temperatura

Embora a separação entre elas não seja rígida, atribuem-se,

consoante a temperatura, as diferentes designações:

troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e

exosfera.

Embora todas elas influenciem as condições

climatéricas da Terra, a maior parte dos

fenómenos meteorológicos que condicionam o

estado do tempo passam-se na camada mais

próxima da superfície terrestre: troposfera.




Atmosfera terrestre - constituição

Troposfera

• É a camada inferior da atmosfera que se encontra em

contato com a superfície terrestre;

• É a região mais ativa relativamente aos fenómenos

meteorológicos; é nesta camada que se formam as

nuvens, os ventos, a chuva, a neve, etc.

• Estende-se até uma altitude média de 10 km .

• A temperatura varia entre os 17 ºC ao nível do mar e -

52ºC nas zonas de maior altitude.





Estratosfera

• No limite superior desta camada situa-se a camada de

ozono (O3), que filtra as radiações ultravioletas(UV)

nocivas à vida na Terra.

• Esta camada é constituída por azoto, oxigénio e ozono e

estende-se até aos 50 km de altitude.

• A temperatura varia de -52ºC até -3ºC com a altitude.

Este aumento de temperatura deve-se à formação de O3

a partir de O2 e O, sendo este último resultante da

dissociação de algumas moléculas de O2 por absorção

de radiações UV.





Mesosfera

• Devido à menor formação de ozono, em comparação com

a estratosfera, a temperatura desce bruscamente de -3ºC

até -93ºC com a altitude.

• O ar é cada vez mais rarefeito.

• Estende-se até cerca de 80 km de altitude.

Termosfera

• Estende-se até aos 500 km de altitude.

• O ar é cada vez mais rarefeito e a temperatura

sucessivamente maior vai passando de – 100ºC até mais

de 500ºC.

• É nesta camada que ocorre o fenómeno das auroras

boreais.





Exosfera

• É a última camada mais alta da atmosfera terrestre.

• É nesta camada que orbitam os satélites artificiais.

• Estende-se a partir dos 500 km até uma altura não

definida.

• A rarefação do ar é máxima, pois a força gravitacional

exercida pela Terra é fraca a essa altitude, permitindo

que as moléculas gasosas se escapem facilmente.

• Nesta camada as temperaturas oscilam entre os 300ºC

e os mais de 1650 ºC.




Radiação solar e a atmosfera terrestre

O Sol irradia energia em todas as direções do espaço e, durante o dia,

uma pequena parte dessa energia atinge a atmosfera terrestre.

De toda a radiação emitida pelo Sol, apenas uma pequeníssima parte

chega à superfície terrestre.

Desta quantidade apenas cerca de metade consegue atravessá-la e

atingir a superfície da Terra, pois a restante é refletida ou absorvida pela

atmosfera.

O efeito de estufa é causado pela existência, nas camadas inferiores da atmosfera, de gases e vapor de água que

impedem a passagem das radiações infravermelhas emitidas pela superfície terrestre.

É benéfico para a manutenção da vida na Terra, pois permite que a Terra mantenha uma temperatura média de 15ºC.

Este efeito tem vindo a aumentar nos últimos anos, devido à atividade humana, pode-se tornar prejudicial na medida em

que leva ao aumento da temperatura global da Terra.

A atmosfera deixa passar mais facilmente a

radiação que, durante o dia, vem do Sol

para a Terra, e absorve mais facilmente a

radiação que a Terra devolveria ao espaço

durante a noite.




Fatores que influenciam as condições atmosféricas

Meteorologia e Climatologia

A Meteorologia é a ciência que estuda os fenómenos que ocorrem na atmosfera (principalmente na troposfera), a partir

da sua observação e medição.

A Climatologia é a ciência que estuda, a partir da aplicação da meteorologia, analisa as condições meteorológicas,

descrevendo e caraterizando climas.

Para estudar os fenómenos meteorológicos e a

previsão do estado do tempo atmosférico, num dado

local e num determinado momento, os

meteorologistas analisam fenómenos atmosféricos

que contribuem para a caracterização do clima de

uma determinada região.

Os principais fatores fundamentais que condicionam o estado do tempo são a temperatura, a humidade do ar e a

pressão atmosférica.

Estes fatores estão em constante mudança na troposfera, e as suas variações determinam as condições

meteorológicas.

É com base na sua medição e análise que os meteorologistas estudam e preveem os fenómenos meteorológicos.





Temperatura• É medida com termómetros. A unidade SI é o Kelvin(K), mas utilizamos

vulgarmente o grau Celsius (ºC)

• A temperatura varia ao longo do dia:

• Vai aumentando desde o nascer-do-sol até pouco depois do meio-dia

• Vai diminuindo devido ao aumento da inclinação dos raios solares,

até ao nascer do Sol do dia seguinte.

• Durante a noite, à medida que perde o calor recebido ao longo do

dia, o ar vai arrefecendo gradualmente até atingir um valor mínimo de

temperatura.

• Há termómetros que registam a temperatura máxima e a temperatura

mínima que se faz sentir durante o dia, são os termómetros de máxima e

mínima.

• À diferença entre a temperatura máxima e a temperatura mínima registadas

durante um dia chama-se amplitude térmica diurna.

Amplitude térmica diurna:Amp. Térmica diurna = Tmáx – T min

Termómetros de máxima e mínima





Temperatura• A partir de um certo número de registos, efetuados durante um dia em

períodos de tempo regulares (por exemplo de duas em duas horas), pode-se

determinar a temperatura média diurna. Calcula-se somando todos os

registos de temperatura efetuados periodicamente num dia e dividindo o

resultado pelo número de registos.

• Ao longo do ano as temperaturas também variam.

• A diferença entre a temperatura média do mês mais quente (no Verão) e a

temperatura do mês mais frio (no Inverno) verificadas durante um ano

permite calcular a amplitude térmica anual.

• Para analisar como se distribuem numa dada região, ou num país, as

temperaturas médias, é comum traçar linhas que unem os locais onde se

registam iguais valores de temperatura média – linhas isotérmicas.

Amplitude térmica anual:Amp. Térmica anual = Tmédia(mês mais quente) – T média (mês mais frio)

registos de número

registadas ras temperatudas SomaT diurna média





ExemploConsidera a tabela que se segue onde estão registadas leituras dos valores da temperatura numa localidade num determinado dia.Calcula, com base nestes valores:a) A amplitude térmica;b) A temperatura média diurna.

Resoluçãoa) A temperatura mais elevada registou-se às 14 h e a mais baixa às 6h, logo:

Amplitude térmica diurna = 28 – 15 = 13 ºC

b)

Hora 2h 6h 10h 14h 18h 22h

T/ºC 17 15 22 28 25 19

Cº216

192528221517T

registos de nº

registadas ras temperatudas SomaT

diurna média

diurna média





Humidade do ar• A presença de vapor de água na atmosfera é importante para o estado

do tempo, pois é da sua quantidade que depende a formação de

nuvens e a possibilidade de ocorrer precipitação.

• Humidade absoluta é a massa de vapor de água existente num dado

volume de ar atmosférico. Exprime-se em g/m3.

• A quantidade de vapor de água que pode existir num dado volume de

ar, a uma certa temperatura, tem um valor limite que quando atingido

diz-se que o ar está saturado de vapor de água, ou que atingiu o ponto

de saturação.

• Diz-se que foi atingido o ponto de saturação quando a quantidade de

vapor de água que pode existir num certo volume de ar, a uma dada

temperatura, é máxima.

• A temperatura a que o ar atinge a saturação designa-se por ponto de

orvalho.

• A partir do momento em que é atingido o ponto de saturação, todo o

vapor de água que chega à atmosfera vai condensar, levando à

formação de nuvens.

)(mar de volume

(g) água de vapor de massaabsoluta Humidade

3

Higrómetro

Temperatura(ºC)

Valor máximo da humidade absoluta (g/m3)

-10 2,3

0 4,9

10 9,4

20 17,3

30 30,4

40 59,3





Humidade do ar• Para se poder avaliar se o ar está ou não próximo do ponto de

saturação, é usual exprimir a humidade do ar pela humidade relativa: é

a razão entre a massa de vapor de água existente num dado volume de

ar e a massa de vapor de água correspondente à saturação a essa

temperatura. Exprime-se em percentagem.

• Para uma certa quantidade de vapor de água presente no ar, a

humidade relativa do ar aumenta quando a temperatura diminui.

• Para uma mesma quantidade de vapor de água existente numa dada

massa de ar, a humidade relativa é maior durante a noite do que de dia,

devido ao arrefecimento noturno.

• A humidade relativa também será maior no Inverno do que no Verão,

para a mesma quantidade de vapor de água existente no ar, devido às

menores temperaturas médias que se fazem sentir.

100saturação de ponto

absoluta humidaderelativa Humidade

• À medida que a temperatura diminui, a massa

de vapor de água que um volume de ar pode

conter também diminui.

• A quantidade de vapor de água correspondente

ao ponto de saturação aumenta com a

temperatura.





ExercícioCalcula a humidade absoluta e a humidade relativa de um volume de ar de 2m3, a 0ºC e a 20ºC, quando nele existem 9,52 g de

vapor de água.

ResoluçãoCálculo da humidade absolutaPara ambas as temperaturas, a humidade absoluta é a mesma, calculando-se pelo quociente entre a massa de vapor de água e o volume de ar onde está contida:

Cálculo da humidade relativa

A humidade relativa depende da temperatura, pois a saturação a 20ºC é atingida com 17,3 g/m3 e à temperatura de 0ºC, com 4,8 g/m3, logo:

Conclui-se que a mesma massa de vapor de água que praticamente satura o ar a 0ºC está muito longe da saturação a 20ºC.,

3/76,42

52,9mgH absoluta

%2,991008,4

76,4)º0(

%5,271003,17

76,4)º20(

CH

CH

relativa

relativa





Fenómenos atmosféricos relacionados com a humidade e com a temperatura

Fenómenos de condensação Fenómenos de precipitação

Nuvens

Nevoeiro e neblina

Orvalho e geada

Chuva

Neve

Granizo e saraiva





Pressão atmosférica• É a pressão exercida pelo ar atmosférico sobre a superfície terrestre e sobre os objetos

em contato com a atmosfera.

• A pressão atmosférica mede-se com barómetros.

• No Sistema Internacional de unidades, a unidade de pressão é N/m2, que se designa por

pascal (Pa). Mas é frequente usar outras unidades para exprimir a pressão atmosférica,

como atmosfera (atm) (1 atm = 101 300 Pa).

• Também pode ser utilizado o bar e o seu submúltiplo milibar (mbar). A maior parte dos

barómetros encontra-se graduada em milibares.

Barómetro

A pressão atmosférica normal corresponde a 1 atmosfera. É este o valor que determina as altas pressões (acima de 1 atm) e as baixas pressões (abaixo de 1 atm).

1 atm = 101 300 Pa1 bar = 100 000 Pa

1 atm = 1,013 bar1 atm = 1013 mbar1 atm = 760 mm Hg

A pressão atmosférica varia com a temperatura e com a humidade:

• O aumento da temperatura provoca a expansão dos gases, diminuindo a pressão. Por

isso, quando a temperatura do ar atmosférico aumenta, a pressão atmosférica

diminui.

• O ar húmido é menos denso que o ar seco, por isso, a uma certa temperatura, quando

a humidade aumenta, a pressão atmosférica diminui.





Pressão atmosférica• A subida gradual da pressão atmosférica

permite prever tempo bom e seco. Pelo contrário,

uma descida dos valores da pressão atmosférica

anuncia tempo húmido e chuva. As variações

bruscas da pressão atmosférica significam,

normalmente, aproximação de tempestades.

• A pressão atmosférica também depende da

altitude, pois à medida que nos afastamos da

superfície terrestre, já sabemos que o ar se

encontra cada vez mais rarefeito. A maior

pressão atmosférica é obtida ao nível do mar

( altitude nula). Para qualquer outro ponto de

altitude superior, a pressão atmosférica é menor.

Assim, a pressão atmosférica diminui quando a

altitude aumenta.

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