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A Física em nosso mundo

Paulo Toledo Soares Nicolau Gilberto Ferraro

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Pergunta desafiadora

Como a Física pode contribuir para nos ajudar a compreender, refletir e atuar como cidadãos para a sustentabilidade do mundo em que vivemos?

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Alguns problemas do nosso mundo

O efeito estufa: benefícios e prejuízos

O aquecimento global Ações humanas As alterações climáticas A camada de ozônio A poluição ambiental

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O efeito estufa Fenômeno natural importante para a

preservação da vida na Terra. A Terra recebe durante o dia a energia radiante do

Sol e durante a noite irradia energia para o espaço.

A presença de gás carbônico (CO2), óxido nitroso

(N2O), metano (CH4) e de outros gases na

atmosfera impede que a Terra perca, durante a noite, uma quantidade de calor exagerada para o espaço, absorvendo e reemitindo boa parte desta radiação para a Terra. É o efeito estufa. Se ele não ocorresse a temperatura média de nosso planeta seria de -180C.

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Esquema do efeito estufa

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O aquecimento global

Ações humanas

Por ação do ser humano, devido principalmente às indústrias a e aos veículos automotores, o efeito estufa está se intensificando, ocasionando o aquecimento global.

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Ações mais urgentes

Estabelecimento de metas para diminuir as emissões de gases estufas na atmosfera. Esta idéia norteou a elaboração do protocolo de Kyoto e do Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática (IPCC).

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Conseqüências do aquecimento global

Alterações climáticas1. Menor número de dias frios e noites

mais quentes2. Ondas de calor letais3. Chuvas pesadas4. Enchentes e secas devastadoras5. Aumento na força de tempestades e

furacões6. Derretimento de geleiras7. Aumento do nível dos oceanos

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Enchente após forte chuva e leito seco de um rio

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Derretimento do gelo polar

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A Camada de Ozônio O que é a camada de ozônio

( O3)?

Entre 20km a 30km, acima da superfície terrestre, numa região que faz parte da estratosfera, existe em volta da Terra uma alta concentração de ozônio, constituindo a chamada camada de ozônio.

Qual é sua função? O ozônio filtra os raios ultravioleta, provenientes

do Sol, deixando passar apenas pequena quantidade, o que é benéfico para a vida na Terra como, por exemplo, na fixação da vitamina D.

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A Camada de Ozônio (continuação )

Destruição da camada de ozônio

Cientistas detectaram a existência de um buraco na camada de ozônio no hemisfério sul, sobre a Antartida. Verificaram também que em outras regiões a camada de ozônio estava ficando menos espessa. Várias substâncias fabricadas pelo homem contribuem para a destruição da camada de ozônio. A mais destrutiva é o cloro-flúor-carbono (CFC).

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A Camada de Ozônio(continuação)

Os CFCs São compostos, conhecidos por

freons, formados pelos elementos cloro, flúor e carbono. Um dos mais utilizados é o freon-12: CF2Cl2 .

Os CFCs são empregados nos

aerossóis (como propelentes), em geladeiras, freezers e aparelhos de ar-condicionado (como elementos de refrigeração) e na produção de espuma e isopor.

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A Camada se Ozônio(continuação) Como age o CFC? Ao atingir a camada de ozônio, sob ação

da radiação ultravioleta, cada partícula de CFC, libera um átomo livre de cloro. Considerando o CF2Cl2, tem-se as reações:

CF2Cl2 CF2Cl + Cl

O3 + Cl O2 + ClO

ClO + O3 2O2 + Cl As duas últimas reações se repetem e

portanto um átomo de cloro livre destrói inúmeras moléculas de O3.

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A Camada de Ozônio(continuação)

Conseqüências

Com a destruição da camada de ozônio os raios ultravioleta atingem mais intensamente a Terra. Esta radiação provoca câncer de pele, afeta o sistema imunológico, diminuindo a resistência do ser humano a doenças, sendo também nociva aos animais e ao meio ambiente.

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A camada de Ozônio(continuação)

A substituição do CFC

Muitos países, inclusive o Brasil, já iniciaram a substituição do CFC por outras substâncias que não agridem a camada de ozônio e nem ocasionam o efeito estufa. A preocupação é com aparelhos antigos que usam CFC. No caso dos aerossóis, utiliza-se atualmente o propano e o butano

O protocolo de Montreal

É um acordo internacional, assinado em 16 de setembro de 1987, em que os países signatários se comprometem substituir as substâncias que destroem a camada de ozônio existente na estratosfera. Com isto, espera-se uma gradual diminuição do buraco de ozônio. Atualmente conta com a adesão de 180 nações. A ONU declarou o dia 16 de setembro como o Dia Internacional de Preservação da Camada de Ozônio.

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A Camada de Ozônio(continuação)

Fatores naturais

Existem também fatores naturais que contribuem para a diminuição da espessura da camada de ozônio da atmosfera. É o caso das erupções vulcânicas que produzem óxidos de nitrogênio e da diminuição da intensidade do campo magnético terrestre. Devido a este fator partículas mais pesadas, provenientes do vento solar, atingem a camada de ozônio provocando sua destruição.

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Poluição ambiental(Fonte: Física, Ciência e Tecnologia)

Poluição do ar Poluição da água Poluição do solo Poluição sonora Poluição visual Poluição radioativa

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Poluição do ar Poluentes primários Óxidos de enxofre (SO2 e SO3), óxidos de

nitrogênio (NO e NO2), material particulado, dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (CxHy): são substâncias lançadas no ar pelas chaminés das fábricas e pelos veículos automotores.

Poluentes secundários Resultam da reação entre si de alguns

poluentes primários ou de alguns poluentes primários com componentes do ar.

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Poluição do ar (cont.)

Esquema das fontes poluidoras do ar

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Poluição do ar (cont.) Conseqüências da poluição do ar

Alergias, doenças respiratórias, lesões em órgãos internos, crises cardíacas, destruição da vegetação.

Chuvas ácidas

O vapor de água da atmosfera reage com dióxido de enxofre, formando o ácido sulfúrico (H2SO4) e com óxidos de nitrogênio, formando ácido nítrico (HNO3). As gotas de chuva absorvem estes ácidos e passam a apresentar alto índice de acidez. É a chamada chuva ácida

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Poluição do ar (cont.)

Conseqüências das chuvas ácidas

Destruição da cobertura vegetal, corrosão de metais e materiais com que são feitos monumentos e obras de arte, expostas ao ar livre.

Medidas antipoluição

Instalação de filtros nas fábricas e nos veículos automotivos (catalisadores).

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Poluição do ar (cont.)

Floresta afetada pela chuva ácida

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Poluição do ar (cont.)

Fachada corroída pelachuva ácida

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Poluição do ar (cont.)

Fábrica não dotada de filtros

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Poluição da água

Os poluentes

Águas já usadas nas residências, contendo restos de comidas, sabões, detergentes, fezes humanas e urina, são despejadas nas águas de rios e lagos, diretamente ou pelas redes de esgoto. Em pequenas quantidades sofrem biodegradação pelos microorganismos decompositores. Em grandes quantidades e sem tratamento a população de microorganismos cresce e, ao respirarem, consomem oxigênio dissolvido na água. Como conseqüência os peixes podem morrer por asfixia.

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Poluição da água(cont.) Outros poluentes

Os adubos químicos que contêm nitrogênio e fósforo, levados pela chuva, atingem rios e lagos e junto com as águas usadas nas residências, nutrem as algas. Estas se proliferam e impedem a passagem da luz para a água. As plantas que vivem no fundo não podem realizar a fotossíntese e portanto não produzem oxigênio. Assim as plantas e os peixes, para os quais elas servem de alimentos, morrem.

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Poluição da água (cont.)

Outros poluentes

Cádmio, chumbo e mercúrio são despejados pelas indústrias nas águas dos rios. São solúveis na água e facilmente absorvidos pelos seres humanos. Provocam lesões no sistema nervoso, no fígado e nos rins.

Vazamento de óleo de navios petroleiros: prejudicam a fauna e a flora.

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Poluição da água (cont.) Medidas antipoluição1. Tratamento e ampliação da redes de esgoto.

2. Tratamento das substâncias tóxicas produzidas pelas indústrias, tornando-as inofensivas.

3. Construção de emissários submarinos nas cidades litorâneas.

4. Campanhas educativas que esclareçam à população de que nossos rios, lagos, córregos, riachos,mananciais, mares etc, são fontes de vida

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Poluição do solo Causas da poluição Deposição direta do lixo e outros dejetos

humanos e animais, sem qualquer tipo de cuidado.

Resíduos industriais levados pelo ar e pela água e que podem ser absorvidos pelo solo.

Utilização indiscriminada de inseticidas e adubos químicos altamente tóxicos.

Medidas antipoluição1. Campanhas educativas permanentes2. Destinação correta do lixo e dos esgotos, com o

devido tratamento.3. Pesquisas visando evitar ou diminuir

drasticamente o uso de inseticidas na lavoura

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Poluição sonora

O som também polui Nossa civilização caracteriza-se pelo

barulho. Vivemos num mundo em que o normal é o ruído, o barulho constante. O silêncio é uma rara exceção.

Fontes de poluição sonora Nos grandes centros urbanos uma das

maiores fontes de poluição são os ruídos emitidos pelos veículos automotores.

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Poluição sonora (cont.) Níveis Sonoros (NS) NS > 85dB, contínuos: causa lesões

irreversíveis ao ouvido humano. NS > 110dB, em curta exposição: causa

perda temporária de audição. NS > 110dB, em exposição prolongada:

podem causar lesões aos nervos auditivos e conseqüente surdez definitiva.

NS > 140dB, em curta exposição: pode provocar ruptura do tímpano.

A poluição sonora interfere na comunicação entre pessoas, provoca fadiga e reduz a eficiência no trabalho.

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Poluição sonora (cont.)

Medidas antipoluição1. Campanhas de conscientização do

público.

2. Leis severas

3. Inspeção veicular

4. Fiscalização eficiente

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Poluição visual A poluição visual decorre do excesso de faixas,

placas, outdoors e pichações, tornando deprimente a paisagem urbana. Segundo estudos, a poluição visual causa problemas psicológicos e de estresses em muitos habitantes dos grandes centros.

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Poluição radioativa A poluição radioativa ocorre quando há

aumento no nível de radiação de elementos radioativos naturais ou artificiais

A radioatividade apresenta inúmeras aplicações na medicina, na indústria e na produção de energia elétrica através da energia nuclear.

Precauções devem ser tomadas visando a proteção de pessoas que, de alguma forma, ficam expostas a materiais radioativos, pois muitos problemas podem advir de descuidos, de manuseios errados e de desinformação.

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As fontes de energia

Fontes convencionais de energia: as usinas hidrelétricas, termelétricas, os combustíveis fósseis

Fontes alternativas de energia: energia solar, energia eólica, os biocombustíveis, energia das marés, energia geotérmica,....

As usinas nucleares

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Fontes convencionais de energia

Usinas hidrelétricas

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A usina hidrelétrica e a preservação do meio ambiente

A represa A formação do grande reservatório, a

represa, altera o ecossistema da região: aumento da umidade relativa do ar, chuvas mais freqüentes e mais intensas, modificação da temperatura média do local

Cuidados com a flora O desaparecimento da vegetação nativa

impõe um reflorestamento criterioso

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A preservação do meio ambiente ( cont. )

Cuidado com a fauna

Coleta criteriosa dos animais que vivem na região

Desmatamento da região Evitar que madeiras de boa qualidade sejam

cobertas pela água A população humana

Assentamento das pessoas que vivem na região, alterando minimamente a condição original de vida e até mesmo melhorando-a.

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Usinas Termelétricas A queima do combustível ( por exemplo

carvão) intensifica o efeito estufa, pois gera grandes quantidades de CO2.

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Os combustíveis fósseis São formados por compostos de carbono:

petróleo, carvão e gás natural. Resultam da decomposição de plantas e

animais, num processo que dura milhões de anos.

Não são renováveis (em relação ao tempo de vida do homem).

A queima destes combustíveis gera gases como o CO2 que despejados na atmosfera prejudicam

a qualidade do ar e produzem o efeito estufa. O gás natural é uma fonte de energia mais

limpa do que o petróleo e o carvão, emitindo menor quantidade de poluente.

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Fontes renováveis de energia Energia eólica

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Energia eólica (cont.)

Pontos positivos Promissora fonte de geração de energia

elétrica. Redução significativa do custo do equipamento,

nas duas últimas décadas Não contribui para o efeito estufa. Não há consumo de combustível.

Pontos negativos Alto investimento para a transmissão da energia

elétrica gerada. Condições adequadas de vento. Impacto ambiental: sonoro ( ruído dos rotores )

e visuais. Interferências nos sistemas de comunicação

( rádio e TV)

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Fontes renováveis de energia (cont.)

Energia solar Coletores solares: utilizados para aquecimento

da água. Células fotovoltaicas: convertem diretamente

energia solar em energia elétrica.

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Energia solar (cont.)

Pontos positivos Instalação relativamente simples e com

pequena manutenção. Não há resíduos e nem impactos

ambientais. Não há consumo de combustível. Não há gastos suplementares, após a

instalação.

Pontos negativos Custo inicial elevado. Baixo rendimento na obtenção de energia

elétrica. Necessidade de insolação adequada.

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Fontes renováveis de energia ( cont.)

Biomassa: material de origem orgânica (animal ou vegetal ) que pode ser usado para gerar energia.

Biocombustível mais conhecido: álcool extraído da cana de açúcar.

O biodiesel é um combustível biodegradável, produzido por diversas espécies de vegetais como mamona, girassol, soja, amendoim e dendê.

Energia geotérmica Existem regiões onde a água aflora a superfície da

Terra em temperaturas elevadas na forma de jatos (os gêiseres) ou na forma de lagos. A energia responsável pelo aquecimento da água tem origem vulcânica e é denominada energia geotérmica, sendo utilizada para aquecimento domiciliar e para obter energia elétrica.

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Fontes renováveis de energia (cont.)

Energia das marés

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Energia Nuclear

A produção de calor para movimentar as turbinas é proveniente da fissão nuclear

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Energia Nuclear (cont.)

Pontos positivos Abundância de matéria prima. Ausência de poluição atmosférica.

Pontos negativos Custo elevado de instalação. Aquisição de tecnologia adequada. Lixo radioativo Possibilidade de acidentes

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Conclusão A Física, permite-nos compreender os fenômenos

naturais e os provocados pelo homem e suas conseqüências. Assim, podemos atuar no sentido de melhorar as condições de vida, tanto atualmente como no futuro, garantindo a sustentabilidade do mundo em que vivemos.

Existem iniciativas a serem tomadas para enfrentar todos as situações adversas e dessas iniciativas todos devemos participar, pois só o esforço conjunto poderá levar a resultados positivos. Usando a metáfora do incêndio florestal, cada um de nós deve dar sua contribuição, como o passarinho levando água no bico para apagar o fogo da floresta.

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Textos: Prof. Nicolau Ferraro

Fotos:Banco de Imagens – CID