Atividade 7
Atividade 7
Tema relacionado: O Efeito Estufa, Albedo, Calor Específico
Nível de Ensino Indicado: Ensino Básico
Introdução:
Em termos gerais, o albedo (termo que deriva do latim “albedus” a partir de “albus” = branco) é a medida da quantidade de radiação solar refletida por um corpo ou uma superfície, sendo calculado como a razão entre a quantidade de radiação refletida e a quantidade de radiação recebida. Em termos geográficos, o albedo representa a relação entre a quantidade de luz refletida pela superfície terrestre e a quantidade de luz recebida do Sol, afetando diretamente a temperatura de equilíbrio da Terra. O efeito estufa, pelo aprisionamento da radiação infravermelha, baixa o albedo da Terra causando o aquecimento global. Esta relação que o albedo representa varia fortemente com o tipo de materiais existentes à superfície: por exemplo, em regiões cobertas por neve, o albedo ultrapassa os 80%, enquanto num solo escuro, não vai além dos 10%. Na sua globalidade, o albedo médio da Terra é de cerca de 37%. O albedo varia também com a inclinação (ou obliquidade) dos raios solares - quanto maior essa inclinação, maior será o albedo.
O albedo de um objeto determina seu brilho quando refletindo a luz. Por exemplo, os planetas são visualizados pela reflexão da luz solar e o seu brilho depende do montante de luz recebida do sol e seu albedo. Mercúrio recebe a quantidade mais alta de luz do sol, mas seu albedo é somente de 10%, então não é tão brilhante como poderia ser se seu albedo fosse mais alto. Mas então, por que as superfícies possuem albedos diferentes? A resposta reside no fato de que essas diferentes superfícies contêm diferentes composições químicas, e as diferentes espécies químicas possuem calores específicos diferentes.
Você provavelmente já notou que certos alimentos permanecem quentes por mais tempo do que outros. Se você pegar uma torrada de dentro da torradeira elétrica e simultaneamente derramar sopa quente dentro de uma tigela, alguns minutos mais tarde a sopa ainda estará agradavelmente morna, enquanto a torrada terá esfriado. Analogamente, se você esperar um pouco antes de comer um pedaço quente de rosbife e uma concha de purê de batata, ambos inicialmente à mesma temperatura, você descobrirá que a carne esfria mais rápido do que a batata.
Substâncias diferentes possuem diferentes capacidades de armazenamento de energia interna, devido ao tamanho das moléculas e a natureza das ligações intra e intermoleculares. Se aquecermos uma panela com água no fogão, descobriremos que leva cerca de 15 min. para que sua temperatura se eleve da temperatura ambiente até a temperatura de ebulição. Mas se pusermos uma massa igual de ferro no mesmo fogo, descobriremos que ele sofrerá a mesma elevação de temperatura em cerca de 2 min. Para a prata, o tempo seria inferior a um minuto. Diferentes materiais requerem diferentes quantidades de calor para elevar a temperatura de uma determinada quantidade desse material em um determinado número de graus. Materiais diferentes absorvem energia de maneiras diferentes. A energia pode aumentar o movimento constantemente agitado das moléculas, o que eleva a temperatura.
Um grama de água requer 1 caloria de energia para que sua temperatura se eleve em 1 grau Celsius. Apenas cerca de um oitavo dessa energia é gasto para elevar a temperatura de um grama de ferro na mesma quantidade de graus. A água absorve mais do que o ferro para uma mesma variação de sua temperatura. Dizemos, então, que a água possui uma capacidade térmica por unidade de massa ou específica – mais conhecida como calor específico – maior do que o ferro.
Vídeo didático indicado: http://www.youtube.com/watch?v=J5fst-9I7n8
Quadro 7.1: Albedo médio para os planetas do sistema solar.
|
Planeta |
Mercúrio |
Vênus |
Terra |
Marte |
Júpiter |
Saturno |
Urano |
Netuno |
Plutão |
|
Albedo |
13,8% |
84% |
36,7% |
15% |
34,4% |
34,2% |
29% |
31% |
44%-61% |
A seguir, serão descritas as etapas de um experimento sobre o efeito estufa e o calor específico de superfícies.
Tempo de experimento:
· Introdução pelo professor: 15 minutos
· Atividade (considerando o material pronto): 60 minutos
Materiais Necessários:
· Materiais para grupos de 4 alunos;
· 6 garrafas PET;
· 6 termômetros;
· Fita adesiva;
· Tinta branca;
· Terra escura de jardim;
· Areia fina e seca;
· Baldes de água;
· Lâmpada incandescente de 150W;
· Suporte de lâmpada.
Procedimentos utilizados:
1. Com o material pronto, para cada grupo serão necessárias 6 garrafas;
2. Identificar as 6 garrafas como sendo A, B, C, D, E, e F;
3. Pintar o terço superior das garrafas B, D e F de branco;
4. Preencher as bases das garrafas A e B com terra escura, C e D com areia fina, e E e F com água na temperatura ambiente. Abaixo ilustração das etapas (Figura 7.2);
Figura 7.2: Ilustração das garrafas após as etapas 1, 2, 3 e 4.
5. Colar com fita adesiva um termômetro dentro de cada garrafa, sem que este toque as bases de terra, areia e água;
6. Pedir aos estudantes para predizerem qual esquentará mais e o por quê?
7. Pedir para os alunos criarem um gráfico de temperatura versus tempo;
8. Para cada estudante oferecer uma tarefa específica durante o experimento, como cronometrar o tempo e fazer as leituras de temperatura;
9. Posicionar as garrafas aproximadamente 20 cm da lâmpada (Figura 7.3) e com o termômetro voltado para longe da luz. Gerar gráficos das temperaturas iniciais.
Figura 7.3: Ilustração das garrafas sob a luz da lâmpada.
10. Ligar a lâmpada e verificar a temperatura a cada 2 minutos no período de 20 minutos. Gerar gráficos das temperaturas finais.
Observações e Questões:
1. Comparar as informações gráficas para as 6 garrafas.
2. Discutir os resultados e propor possíveis explicações.
3. Relacionar os fatores que afetam o modelo utilizado com o efeito estufa global. Quais são os mesmos? Quais são diferentes?
4. Qual tipo de superfície testada possui o menor albedo? E qual possui o maior?
Referências:
http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=lcn&cod=_geocienciassimuladordoef. Acessado em fevereiro de 2011.
http://www.comet.ucar.edu. Acessado em fevereiro de 2011.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/albedo.html. Acessado em março de 2011.
