Aquecimento planetário

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:

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 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.


Mudanças climáticas