Princípio físico 01.
O equilíbrio térmico (constância da temperatura) de um corpo ocorre quando a
quantidade de calor absorvido for igual à quantidade de calor cedido.
Aquecimento do planeta
O aquecimento do planeta é resultante de um balanço energético entre a energia recebida e produzida e a energia emitida para o espaço.
Energias participantes do balanço energético.
Todas as formas de energia participam do balanço energético.
Vejamos alguns exemplos:
Energia de movimento | energia cinética |
Energias de posição | energia gravitacional |
energia elástica | |
energia elétrica | |
Energias radiantes | calor irradiado |
luz | |
ultra violeta | |
raios X | |
raios gama | |
Energia térmica | calor |
Princípio físico 02
Em toda transformação energética há sempre conservação da energia.
Princípio físico 02
Numa seqüência de transformações energéticas a energia final é sempre o
calor.
Atuação das energias participantes do balanço energético
As energias ao serem utilizadas se conservam e sofrem transformações que resultam sempre em calor.
Exemplo de atuação das energias participantes:
A água da chuva armazenada em terras altas guarda energia gravitacional.
Ao descer pela tubulação de uma usina hidrelétrica, a água adquire velocidade transformando energia gravitacional em cinética.
No término da tubulação a água aciona o rotor do conjunto turbina gerador elétrico, transformando energia cinética em elétrica.
As linhas de transmissão transportam a energia elétrica para os usuários finais, cujos aparelhos transformam a energia elétrica em outras formas de energia.
As energias recebidas pelo planeta.
A terra recebe energias do espaço e particularmente do Sol.
Estas energias são filtradas pela atmosfera e chegam à superfície do planeta
promovendo o seu aquecimento.
As energias recebidas por unidade de tempo são praticamente constantes e
não podem ser controladas pelo homem.
Princípio físico 03
A radiância energética de um corpo, isto é, a energia
emitida por unidade de área e por unidade de tempo é calculada pela Lei de Stefan-Boltzmann:
"A radiância energética de um corpo é proporcional à quarta potência de sua temperatura absoluta"
R = e s T4
onde R é a radiância, T
é a temperatura absoluta do corpo, e é
uma constante chamada de fator de emissão e s
é uma outra constante de proporcionalidade denominada de constante de
Stefan-Boltzmann.
A radiância R é medida em W / m2
.
A temperatura absoluta T é a temperatura do corpo emissor de energia na escala
Kelvin e o seu valor é o da temperatura Celsius acrescida de 273.
O fator de emissão e é um número que varia de 0 até 1 em função das
características da superfície do corpo emissor de energia. O fator de emissão
representa a capacidade da superfície de emitir energia. O corpo que melhor
emite energia ( e =1 ) é denominada de corpo negro.
A constante de Stefan-Boltzmann s em unidades do Sistema Internacional vale 5,7 . 10 - 8 W / m2.K4
.
As energias emitidas pelo planeta.
O planeta emite, para o espaço, energia sob a forma de
calor irradiado.
A energia máxima emitida pelo planeta por unidade de tempo, ou seja, a potência
P máxima emitida pelo planeta pode ser calculada pela Lei de
Stefan-Boltzmann a partir de algumas hipóteses simplificadoras:
a emissão é realizada uniformemente sem nenhum obstáculo.
a superfície do planeta é homogênea e irradia como o corpo negro, isto é, pelo valor máximo teórico, e = 1.
a temperatura do planeta é uniforme e igual a 17oC ou seja 290 K.
a superfície S emissora é a superfície de uma esfera cujo raio é o raio da Terra.
A radiância R = P / S ou seja a potência P = S.R >>> P
= S e s
T4
Como S =
5 x 1014 m2 ; e = 1; s = 5,7 . 10 - 8 W / m2.K4
; T = 290 K, a potência máxima emitida pela Terra é P = 2 x 1017 W.
É muito importante salientar que esta potência
não pode ser aumentada pela ação do homem uma vez que
aumentos da temperatura planetária de até 10oC não alteram a ordem
de grandeza da potência.
Esta potência emitida é filtrada pela atmosfera podendo ser reduzida pelo efeito
estufa.
Princípio físico 04
Alguns gases poluentes como o gás carbônico (CO2) e o metano (gás
natural CH4) deixam a luz passar e bloqueiam a passagem do calor,
funcionando como isolantes térmicos.
Efeito estufa
O efeito estufa consiste na redução do calor emitido pelo
planeta para o espaço, causado pelo bloqueio realizado pelos gases
poluentes.
A luz proveniente do espaço atravessa a camada de poluentes e aquece a Terra. O
calor produzido pelas atividades humanas e o calor resultante do aquecimento
são bloqueados pelos poluentes produzindo o aquecimento do planeta, como mostra
a figura.
As energias produzidas na planeta.
Todas as energias produzidas no planeta resultantes das
atividades humanas são integralmente transformadas em calor. Esta energia são
as grandes responsáveis pelo aquecimento da Terra.
A produção destas energias é de tal ordem que, mesmo
anulando o efeito estufa, ainda assim o planeta estaria aumentando de
temperatura
A necessidade de energia no planeta.
O progresso aumentou o consumo de energia "per capta".
As projeções mostram que população terrestre aumentará 50% em 30 anos.
ano | população |
2000 | 6 bilhões |
2030 | 9 bilhões |
Como o consumo de energia "per capta" esta aumentando e a população deverá aumentar 50% em 30 anos, podemos concluir que
o calor produzido pelas atividades humanas deverá aumentar mais de 50% em 30 anos.