Parte 31 Camadas da atmosfera Camadas da atmosfera Variação vertical da pressão e densidade Variação vertical da pressão e densidade Variação vertical

Parte 3Parte 3 11

Parte 3Parte 3

Camadas da atmosferaCamadas da atmosfera

Variação vertical da pressão e densidadeVariação vertical da pressão e densidade

Variação vertical da temperaturaVariação vertical da temperatura

Estabilidade Térmica da AtmosferaEstabilidade Térmica da Atmosfera

Variação vertical da composição química Variação vertical da composição química da atmosferada atmosfera

Parte 3Parte 3 22

Camadas AtmosféricasCamadas Atmosféricas

As propriedades físicas e químicas da atmosfera (objeto da Ciências Atmosféricas) podem ser caracterizadas considerando-se a atmosfera como um conjunto de camadas adjacentes e superpostas.

As propriedades físicas e químicas da atmosfera (objeto da Ciências Atmosféricas) podem ser caracterizadas considerando-se a atmosfera como um conjunto de camadas adjacentes e superpostas.

Parte 3Parte 3 33

Camadas Atmosféricas – TemperaturaCamadas Atmosféricas – Temperatura

Do ponto de vista da temperatura do ar divide-se a atmosfera em 7 camadas adjacentes:

1.Troposfera

2.Tropopausa

3.Estratosfera

4.Estratopausa

5.Mesosfera

6.Mesopausa

7.Termosfera

Do ponto de vista da temperatura do ar divide-se a atmosfera em 7 camadas adjacentes:

1.Troposfera

2.Tropopausa

3.Estratosfera

4.Estratopausa

5.Mesosfera

6.Mesopausa

7.Termosfera

Parte 3Parte 3 44

Outras Camadas AtmosféricasOutras Camadas Atmosféricas

8. Exosfera

9. Endosfera

10. Homosfera

11. Turbopausa

12. Heterosfera

13. Ionosfera

14. Camada de Ozônio

15. Magnetosfera

16. Eletrosfera

8. Exosfera

9. Endosfera

10. Homosfera

11. Turbopausa

12. Heterosfera

13. Ionosfera

14. Camada de Ozônio

15. Magnetosfera

16. Eletrosfera

Parte 3Parte 3 55

Parte 3Parte 3 66

Densidade do ar Densidade do ar

No nível do mar a densidade do ar é igual a 1 kg m-3.

é também conhecida como densidade absoluta.

No nível do mar a densidade do ar é igual a 1 kg m-3.

é também conhecida como densidade absoluta.

Densidade do ar é definida com a quantidade de massa (m) do ar por unidade de volume (V).

Densidade do ar é definida com a quantidade de massa (m) do ar por unidade de volume (V).

Parte 3Parte 3 77

Distribuição vertical de massaDistribuição vertical de massa

Fonte: Meteorology Today

Parte 3Parte 3 88

Variação vertical de densidadeVariação vertical de densidade

Apesar de não existir um limite superior, a atmosfera estende-se a centenas de quilômetros na vertical, sendo que cerca de 99% da toda a sua massa está contida nos primeiros 30 km.

Apesar de não existir um limite superior, a atmosfera estende-se a centenas de quilômetros na vertical, sendo que cerca de 99% da toda a sua massa está contida nos primeiros 30 km.

Parte 3Parte 3 99

Propriedades gases – PressãoPropriedades gases – Pressão

No nível do mar pressão atmosférico é igual a 1 atmNo nível do mar pressão atmosférico é igual a 1 atm

Parte 3Parte 3 1010

Altura da coluna de Mercúrio (Hg) e a Altura da coluna de Mercúrio (Hg) e a pressão atmosféricapressão atmosférica

760 mm

Mercúrio (Hg)

Atmosfera

Vácuo

1atm = 760 mm Hg =

Parte 3Parte 3 1111

Pressão Atmosférica na Pressão Atmosférica na SuperfícieSuperfície

A pressão atmosférica na superfície representa a força por unidade de área exercida pela atmosfera na superfície.

É expressa em termos da altura da coluna de mercúrio.

No nível do mar esta altura é equivalente a 760 mm Hg.

A pressão atmosférica na superfície representa a força por unidade de área exercida pela atmosfera na superfície.

É expressa em termos da altura da coluna de mercúrio.

No nível do mar esta altura é equivalente a 760 mm Hg.

Parte 3Parte 3 1212

Sistema de Unidades usadas em Sistema de Unidades usadas em MeteorologiaMeteorologia

Em meteorologia utiliza-se o sistema de unidades CGS (centímetro, grama, segundos) para expressar pressão denominado bar.

Em meteorologia utiliza-se o sistema de unidades CGS (centímetro, grama, segundos) para expressar pressão denominado bar.

1 bar = 106 dinas cm-2

Era costume utilizar milibar (10-3 bar), representado por mb, para representar pressão atmosférica.

Era costume utilizar milibar (10-3 bar), representado por mb, para representar pressão atmosférica.

1atm = 760 mm Hg = 1013,25 mb

Parte 3Parte 3 1313

Milibar (mb) e Hectopascal (hPa)Milibar (mb) e Hectopascal (hPa)

1 mb = 10-3 bar = 10-3 106 dinas cm-2 = 103 g cm s-2 cm-2

1 mb = 103 10-3 kg 10-2 m s-2 10 4 m-2 = 102 kg m s-2 m-2

1 mb = 102 N m -2 =100 Pa = 1 hectopascal = 1 hPa

1atm = 760 mm Hg = 1013,25 mb = 1013,25 hPa

Agora temos o hectopascal, mais condizente com o MKSAgora temos o hectopascal, mais condizente com o MKS

Parte 3Parte 3 1414

Distribuição vertical de pressão Distribuição vertical de pressão atmosférica e massaatmosférica e massa

99% da massa da atmosfera está localizada abaixo de 10 mb.





Parte 3Parte 3 1515

Estrutura Térmica da AtmosferaEstrutura Térmica da Atmosfera

Do ponto de vista da estrutura vertical da

temperatura a atmosfera pode ser dividida em

quatro camadas:

Troposfera;

Estratosfera;

Mesosfera;

Termosfera.

Do ponto de vista da estrutura vertical da

temperatura a atmosfera pode ser dividida em

quatro camadas:

Troposfera;

Estratosfera;

Mesosfera;

Termosfera.

Parte 3Parte 3 1616

Taxa de variação vertical de Taxa de variação vertical de temperatura (“lapse rate”)temperatura (“lapse rate”)

Estas camadas se caracterizam através da taxa de variação vertical de temperatura do ar (“lapse rate”) definida como:

Estas camadas se caracterizam através da taxa de variação vertical de temperatura do ar (“lapse rate”) definida como:

z

T

zz

)z(T)z(T

12

12

Parte 3Parte 3 1717)z(T)z(TT 12

z2z2

z1z1

T(z2)T(z2) T(z1)

T(z1)

12 zzz

Temperatura (T)

Temperatura (T)

Altura (z)Altura (z)

z

T

zz

)z(T)z(T

12

12

Temperatura do ar versus alturaTemperatura do ar versus altura

Parte 3Parte 3 1818

0z

T

0z

T

TERMOSFERATERMOSFERA

ESTRATOSFERAESTRATOSFERA

MESOSFERAMESOSFERA

TROPOSFERATROPOSFERA

0z

T

0z

T



Parte 3Parte 3 1919



MESOSFERAMESOSFERA


MESOPAUSAMESOPAUSA

ESTRATOPAUSAESTRATOPAUSA

TROPOPAUSATROPOPAUSA

0z

T

0z

T

0z

T



Parte 3Parte 3 2020

Parte 3Parte 3 2121

Extensão vertical das camadasExtensão vertical das camadas

A variação vertical da temperatura do ar determina as características do movimento vertical em cada uma das camadas.

A variação vertical da temperatura do ar determina as características do movimento vertical em cada uma das camadas.

Parte 3Parte 3 2222

Estabilidade TérmicaEstabilidade Térmica

km1

C10

z

T 0

CRITICO

T(0)T(0)

Temperatura (T)

Temperatura (T)


km1

C5

z

T 0

ObservaçãoObservação

-100C-100C

-1km-1km

00

Parte 3Parte 3 2323

Camada é estávelCamada é estável

CRITICOz

T

z

T0

Os movimentos verticais são restringidos.

É o que ocorre na troposfera e na mesosfera.

Apesar da restrição existe movimento vertical ascendente e formação de nuvens nestas duas camadas.

Os movimentos verticais são restringidos.

É o que ocorre na troposfera e na mesosfera.

Apesar da restrição existe movimento vertical ascendente e formação de nuvens nestas duas camadas.

Parte 3Parte 3 2424

Vento – Sistema de CoordenadasVento – Sistema de Coordenadas

LesteLestexx

kwjviuV

NorteNorteyy

zzAlturaAltura

jviuVH

uComponente

zonal

Componente zonal

v

w

Componente meridional

Componente meridional

Componente vertical

Componente vertical

Parte 3Parte 3 2525

Vento típico na troposfera Vento típico na troposfera

A componente vertical do vento (w) é muito menor do que o módulo do vento horizontal (VH).

A componente vertical do vento (w) é muito menor do que o módulo do vento horizontal (VH).

2 22HH vuVV

Observa-se que em média na troposfera:

VH ~ 10 m s-1

w ~ 0,01 m s-1

~ significa “da ordem de”

Observa-se que em média na troposfera:

VH ~ 10 m s-1

w ~ 0,01 m s-1

~ significa “da ordem de”

Parte 3Parte 3 2626

Convenção MeteorológicaConvenção Meteorológica

Direção do vento é dada pela direção de onde o vento vem.Direção do vento é dada pela direção de onde o vento vem.

LesteLeste

NorteNorte

Plano horizontal

Plano horizontal

HV

Vento NordesteVento Nordeste045

Parte 3Parte 3 2727

Vento SudesteVento Sudeste

LesteLeste

NorteNorte

Plano horizontal

Plano horizontal

HV

0135

Parte 3Parte 3 2828

Vento SudoesteVento Sudoeste

LesteLeste

NorteNorte

Plano horizontal

Plano horizontal

HV

0225

Parte 3Parte 3 2929

Vento NoroesteVento Noroeste

LesteLeste

NorteNorte

Plano horizontal

Plano horizontal

HV

0315

Parte 3Parte 3 3030

Convenção MeteorológicaConvenção Meteorológica

Direção do vento é também expressa em termos do ângulo formado pelo vetor vento e a direção norte.

Direção do vento é também expressa em termos do ângulo formado pelo vetor vento e a direção norte.

DireçãoDireção ÂnguloÂngulo

NordesteNordeste 454500

SudesteSudeste 13513500

SudoesteSudoeste 22522500

NoroesteNoroeste 31531500

Parte 3Parte 3 3131

Movimento verticalMovimento vertical

w > 0 → Movimento ascendente.

w < 0 → Movimento descendente ( Subsidência).

w > 0 → Movimento ascendente.

w < 0 → Movimento descendente ( Subsidência).

Parte 3Parte 3 3232

Movimento verticalMovimento vertical

SuperfícieSuperfície


w > 0w > 0w < 0w < 0subsidênciasubsidência convecçãoconvecção

Parte 3Parte 3 3333



MESOSFERAMESOSFERA




Parte 3Parte 3 3434

Estabilidade TérmicaEstabilidade Térmica

km1

C10

z

T 0

CRITICO

T(0)T(0)

Temperatura (T)

Temperatura (T)


km1

C5

z

T 0

ObservaçãoObservação

Parte 3Parte 3 3535

Camada é MUITO estávelCamada é MUITO estável

0z

T

Os movimentos verticais são FORTEMENTE restringidos.

É o que ocorre na estratosfera e mesosfera (ou muito próximas ao solo em noites de inverno).

A restrição ao movimento vertical ascendente impede totalmente a formação de nuvens nestas duas camadas.

Os movimentos verticais são FORTEMENTE restringidos.

É o que ocorre na estratosfera e mesosfera (ou muito próximas ao solo em noites de inverno).

A restrição ao movimento vertical ascendente impede totalmente a formação de nuvens nestas duas camadas.

Parte 3Parte 3 3636

A Poluição atmosférica aumenta com A Poluição atmosférica aumenta com

estabilidade térmica da atmosferaestabilidade térmica da atmosfera

Parte 3Parte 3 3737

Camadas – Composição QuímicaCamadas – Composição Química

HeterosferaHeterosfera

HomosferaHomosfera


Parte 3Parte 3 3838

Gases Gases Permanentes e variáveisPermanentes e variáveis

A atmosfera é uma mistura de gases permanentes e variáveis.

A composição dos gases permanentes permanece constante até 100 km – na homosfera.

Acima da homosfera, onde a composição dos gases permanentes varia, tem-se heterosfera.




Parte 3Parte 3 3939

Composição química da atmosferaComposição química da atmosfera

A atmosfera da Terra é composta basicamente de A atmosfera da Terra é composta basicamente de Nitrogênio (NNitrogênio (N22), cerca de 78%, e Oxigênio (O), cerca de 78%, e Oxigênio (O22), cerca de ), cerca de

21% com pequenas concentrações de outros gases como: 21% com pequenas concentrações de outros gases como: argônio (Ar), vapor de água (Hargônio (Ar), vapor de água (H22O) e dióxido de carbono O) e dióxido de carbono

(CO(CO22) perfazendo menos de 1% do total. ) perfazendo menos de 1% do total.

Além dos gases, a atmosfera contém partículas Além dos gases, a atmosfera contém partículas sólidas e líquidas em suspensão denominadas aerossóis sólidas e líquidas em suspensão denominadas aerossóis (em inglês “aerosol”). Aerossol é outra denominação para (em inglês “aerosol”). Aerossol é outra denominação para material particulado.material particulado.

As nuvens são compostas de gotículas de água As nuvens são compostas de gotículas de água e e /ou /ou cristais de gelo .cristais de gelo .

Parte 3Parte 3 4040

Composição química da atmosferaComposição química da atmosfera

Parte 3Parte 3 4141

Variação da composição da Variação da composição da atmosferaatmosfera

Parte 3Parte 3 4242

4.7 bilhoes de anos atrás:4.7 bilhoes de anos atrás: A proto-Terra era formada basicamente de silicio,ferro, niquel e A proto-Terra era formada basicamente de silicio,ferro, niquel e

seus oxidos), com uma fina atmosfera primordial de hidrogenio e seus oxidos), com uma fina atmosfera primordial de hidrogenio e helio (e traços de argonio, neonio e criptonio).helio (e traços de argonio, neonio e criptonio).

4.7– 4.3 bilhoes de anos atrás :4.7– 4.3 bilhoes de anos atrás : O planeta forma uma densa bola compactada com núcleo fundido O planeta forma uma densa bola compactada com núcleo fundido

de ferro e níquel devido à pressão e altos níveis de radioatividade. de ferro e níquel devido à pressão e altos níveis de radioatividade.

Grande parte do hidrogenio e helio “escapa” para o espaço sideral Grande parte do hidrogenio e helio “escapa” para o espaço sideral ou é removido pelo vento solar.ou é removido pelo vento solar.

A atmosfera fica cada vez mais fina, consistindo somente de traços A atmosfera fica cada vez mais fina, consistindo somente de traços

de hidrogenio e helio e ainda de argonio, neonio e criptonio. de hidrogenio e helio e ainda de argonio, neonio e criptonio.

Parte 3Parte 3 4343

4.3– 4.0 bilhoes de anos atrás :4.3– 4.0 bilhoes de anos atrás : Através de fissura da crosta, “volcanic outgassing” Através de fissura da crosta, “volcanic outgassing”

lançou vastas quantias de hidrogenio (Hlançou vastas quantias de hidrogenio (H22), nitrogenio (N), nitrogenio (N22), ), água (Hágua (H22O), monoxido de carbono (CO), dioxido de carbono(COO), monoxido de carbono (CO), dioxido de carbono(CO22), amonia (NH), amonia (NH33) ) e metano (CHe metano (CH44) na atmosfera.) na atmosfera.

Grande parte do vapor de HGrande parte do vapor de H22O condensa e forma os oceanos. O condensa e forma os oceanos.

Como resultado dos tres processos (do próximo slide), Como resultado dos tres processos (do próximo slide), o ar fica consistuido principalmente de No ar fica consistuido principalmente de N22, CO, CO22 e CH e CH44, com traços de H, com traços de H22, He, Ar, , He, Ar, Ne, Kr, HNe, Kr, H22O, CO e NHO, CO e NH33. .

SemSem oxigenio oxigenio (O (O22)! )!

Adicional/e, como COAdicional/e, como CO22 e CH e CH44 são gases ‘estufa’, o são gases ‘estufa’, oclima ficou muito mais quente que o atual, mais de 10clima ficou muito mais quente que o atual, mais de 10ooC. C. Notar que eNotar que exceto pelo Oxigenio, quase toda a atmosfera da Terra vem do xceto pelo Oxigenio, quase toda a atmosfera da Terra vem do interior do planeta!interior do planeta!

Parte 3Parte 3 4444

Processo Processo “Equação” “Equação”Dissociação doDissociação do

NHNH33 2NH2NH33 + + uvuv N N22 + 3H + 3H22

Conversão de parte daConversão de parte daHH22O e a gde parte do CO O e a gde parte do CO HH22O + CO + O + CO + Luz solar Luz solar HH22 + CO + CO22

(Como H(Como H22O gerou os oceanos, chuva, erosão e marés -intemperismo- começaram à alterar O gerou os oceanos, chuva, erosão e marés -intemperismo- começaram à alterar a surperficie da terra/Terra)a surperficie da terra/Terra)

Formação de Carbonato Formação de Carbonato CaO + COCaO + CO22 CaCO CaCO33 (CO(CO22 absorção) absorção) MgO + COMgO + CO22 MgCO MgCO33))

Resumo: a maioria do HResumo: a maioria do H22 e He escapou; N e He escapou; N22 mantevesse acumulando pois não reage com nada mantevesse acumulando pois não reage com nada A HA H22O foi condensada em oceanos ou convertida; O foi condensada em oceanos ou convertida; A maioria do CO foi convertido; A maioria do CO foi convertido;

COCO22 foi acumulado, ainda que a maioria foi absorvido pelo intemerismo (“weathering”); a maior foi acumulado, ainda que a maioria foi absorvido pelo intemerismo (“weathering”); a maior parte do NHparte do NH33 dissociou-se; dissociou-se; e CHe CH44 foi acumulado (sem reagir neste foi acumulado (sem reagir neste pontoponto).).

Parte 3Parte 3 4545

4.0– 3.8 bilhoes de anos atrás :4.0– 3.8 bilhoes de anos atrás : O vulcanismo diminui drasticamente enquanto que a formação de O vulcanismo diminui drasticamente enquanto que a formação de

rochas com carbonatos aumentou, diminuindo os níveis de COrochas com carbonatos aumentou, diminuindo os níveis de CO22. .

NN22 e CH e CH44 continuaram a se acumular. continuaram a se acumular. A superficie da Terra continua impropria à vida com altos níveis de A superficie da Terra continua impropria à vida com altos níveis de

metano e radiação ultravioleta solar. metano e radiação ultravioleta solar.

Entretanto, a combinação deste UV, raios, radioatividade e Entretanto, a combinação deste UV, raios, radioatividade e bombardeamento de meteoritos, complexas moléculas organicas bombardeamento de meteoritos, complexas moléculas organicas (proteinas, amino- acidos, e talvez o DNA) são criadas.(proteinas, amino- acidos, e talvez o DNA) são criadas.

Aparecimento a primeira forma de vida Aparecimento a primeira forma de vida bacteriana aquaticabacteriana aquatica..A vida começa a despeito de uma atmosfera inóspita!A vida começa a despeito de uma atmosfera inóspita!

Parte 3Parte 3 4646

3.8– 2.5 bilhoes de anos atrás :3.8– 2.5 bilhoes de anos atrás : Alguns organismos aquaticos desenvolvem a “fotossíntese”:Alguns organismos aquaticos desenvolvem a “fotossíntese”:

Processo Processo “Equação” “Equação”6H6H22O + 6COO + 6CO22 + + sunlightsunlight C C66HH1212OO66 + 6O + 6O22

(forma a glicose, (forma a glicose, começa a liberação de começa a liberação de

oxigenio na atmosfera terrestreoxigenio na atmosfera terrestre!)!)

Por 2.5 bilhões de anos, o oxigenio acumulado em um nível Por 2.5 bilhões de anos, o oxigenio acumulado em um nível de 1% (volume).de 1% (volume).

Parte 3Parte 3 4747

2.5 bilhoes de anos atrás – 600 milhoes de anos atrás :2.5 bilhoes de anos atrás – 600 milhoes de anos atrás :

Devagar mas constante/e, o processo evolucionário e a Devagar mas constante/e, o processo evolucionário e a fotossíntese continua. fotossíntese continua.

Organismos multicelulares aparecem na explosão Organismos multicelulares aparecem na explosão cambriana (500 mi). cambriana (500 mi).

O oxigenio continua a se acumular alcaçando cerca de 10% O oxigenio continua a se acumular alcaçando cerca de 10% do volume.do volume.

Vida for a da água (oceanos) ainda não é possível devido ao Vida for a da água (oceanos) ainda não é possível devido ao UV e elevados níveis de metano.UV e elevados níveis de metano.

Parte 3Parte 3 4848

600– 3 milhoes de anos atrás :600– 3 milhoes de anos atrás :

A atividade vulcanica diminui mais ainda com dois processos A atividade vulcanica diminui mais ainda com dois processos (próximo slide) completam a alteração da atmosfera.(próximo slide) completam a alteração da atmosfera.

Entre 450 mi e 350 mi de anos atrás, plantas terrestres e Entre 450 mi e 350 mi de anos atrás, plantas terrestres e anfibios começam a aparecer, e o oxigenio aproxima-se dos anfibios começam a aparecer, e o oxigenio aproxima-se dos valores atuais,mas com oscilações (ver slide para frente). valores atuais,mas com oscilações (ver slide para frente).

o COo CO22 atinge valores de 280 ppm (mais também oscila) and atinge valores de 280 ppm (mais também oscila) and muito pouco CHmuito pouco CH44 (800 ppb), a camada protetora de ozonio se (800 ppb), a camada protetora de ozonio se fortalece.fortalece.

Grande diversidade de formas de vida, a despeito de Grande diversidade de formas de vida, a despeito de ocasionais extinções em massas (250mi e 65 mi). ocasionais extinções em massas (250mi e 65 mi).

Parte 3Parte 3 4949

ProcessoProcesso “Equação”“Equação”Conversão dConversão doo CH CH44 2CH2CH44 + 3O + 3O22 4H4H22O + 2COO + 2CO

(Isto eliminou gde parte do tóxico metano.)(Isto eliminou gde parte do tóxico metano.)

Ozone produção Ozone produção 3O 3O22 + + uv uv 2O2O33

(Criando a “camada de ozonio” que veremos adiante)(Criando a “camada de ozonio” que veremos adiante)

Parte 3Parte 3 5050

Evidencias da variação da concentração de O2

Cretáceo: conc. entre 28% e 32%.

Evidencias da variação da concentração de O2

Cretáceo: conc. entre 28% e 32%.

Parte 3Parte 3 5151

Evidencias atuais da variação do CO2Evidencias atuais da variação do CO2

Parte 3Parte 3 5252

Lei dos gás idealLei dos gás ideal

TRmVp

Um gás é considerado ideal quando a sua pressão (p), temperatura (T), volume (V) e a massa (m) obedecem a seguinte relação:

Um gás é considerado ideal quando a sua pressão (p), temperatura (T), volume (V) e a massa (m) obedecem a seguinte relação:

R é a constante do gás.R é a constante do gás.

Parte 3Parte 3 5353

Princípio de AvogadroPrincípio de Avogadro

Princípio de Avogadro: dois volumes (V) iguais de gases nas mesmas condições de temperatura (T) e pressão (p) contêm o mesmo número de moléculas.

Número de Avogadro é o número de moléculas contidas em um quilomol (kmol) de gás (6,022x1026 moléculas).

Princípio de Avogadro: dois volumes (V) iguais de gases nas mesmas condições de temperatura (T) e pressão (p) contêm o mesmo número de moléculas.

Número de Avogadro é o número de moléculas contidas em um quilomol (kmol) de gás (6,022x1026 moléculas).

Parte 3Parte 3 5454

Lei do gás idealLei do gás ideal

Existem outras formas equivalentes de expressar a lei do gás ideal.

Considerando n como o número moles de gás contido em uma quantidade de massa de ar m:

Existem outras formas equivalentes de expressar a lei do gás ideal.

Considerando n como o número moles de gás contido em uma quantidade de massa de ar m:

*RTn

Vp

R* é a constante do gás ideal (8314 J kmol-1 K-1 ).R* é a constante do gás ideal (8314 J kmol-1 K-1 ).

Parte 3Parte 3 5555

Atmosfera é um gás idealAtmosfera é um gás ideal

As observações indicam que a atmosfera é composta por uma mistura de gases satisfazem a lei do gás ideal.

A lei do gás ideal é também conhecida com equação de estado de um gás.

O que é um gás ideal: pergunta

As observações indicam que a atmosfera é composta por uma mistura de gases satisfazem a lei do gás ideal.

A lei do gás ideal é também conhecida com equação de estado de um gás.

O que é um gás ideal: pergunta

Parte 3Parte 3 5656

Equação de estado para a Equação de estado para a Atmosfera Atmosfera

No caso da atmosfera a equação de estado assume a seguinte forma:

No caso da atmosfera a equação de estado assume a seguinte forma:

TRp d

ρ é a densidade do ar, T a temperatura dada em Kelvin

Rd é a constante do ar seco (287 J kg-1K-1).

ρ é a densidade do ar, T a temperatura dada em Kelvin

Rd é a constante do ar seco (287 J kg-1K-1).

Parte 3Parte 3 5757

Peso MolecularPeso Molecular

kmol/kg964,28K/kg/J287

K/Kmol/J8314

R

RM

d

*

d

dd* RMR

Peso molecular (M) é a massa, em quilogramas, do gás contida em um quilomol.

Peso molecular (M) é a massa, em quilogramas, do gás contida em um quilomol.

Rd é a constante do ar seco (287 J kg-1K-1).Rd é a constante do ar seco (287 J kg-1K-1).

O peso molecular do ar seco (Md) pode ser calculado a partir da relação:

O peso molecular do ar seco (Md) pode ser calculado a partir da relação:

Parte 3Parte 3 5858

Concentração dos gases Concentração dos gases atmosféricos e seus pesos atmosféricos e seus pesos

molecularesmoleculares

Parte 3Parte 3 5959

Exercício 3Exercício 3

Calcule o peso molecular médio da Calcule o peso molecular médio da atmosfera marciana, dadosatmosfera marciana, dados

Dióxido de carbono 93,5%Dióxido de carbono 93,5% Nitrogenio molecular 2,5%Nitrogenio molecular 2,5% Argonio 1,5%Argonio 1,5% Oxigenio molecular 2,5%Oxigenio molecular 2,5%

Parte 3Parte 3 6060

Livre caminho médioLivre caminho médio

Distribuição vertical de pressão (mb; ---), densidade (g.m-3; ___ ) e livre caminho médio (m; _._) da moléculas de ar na atmosfera da

Terra. (Fonte: Atmospheric Science, Wallace e Hobbs).

Distribuição vertical de pressão (mb; ---), densidade (g.m-3; ___ ) e livre caminho médio (m; _._) da moléculas de ar na atmosfera da

Terra. (Fonte: Atmospheric Science, Wallace e Hobbs).

Parte 3Parte 3 6161

Livre caminho médioLivre caminho médio

Livre caminho médio é a distância média percorrida por uma molécula de gás entre dois choques consecutivos.

Livre caminho médio é a distância média percorrida por uma molécula de gás entre dois choques consecutivos.

l1l1

l3l3

l2l2

lnln

N

1iilN

1l

Parte 3Parte 3 6262

Difusão MolecularDifusão Molecular

Difusão molecular é o transporte espacial de uma propriedade resultante do movimento aleatório das moléculas de um gás.

A difusão molecular é um processo que produz uma atmosfera na qual o peso molecular da mistura de gases diminui com a altura.

Difusão molecular é o transporte espacial de uma propriedade resultante do movimento aleatório das moléculas de um gás.

A difusão molecular é um processo que produz uma atmosfera na qual o peso molecular da mistura de gases diminui com a altura.

Parte 3Parte 3 6363

Mistura devido ao movimento Mistura devido ao movimento macroscópico do armacroscópico do ar

Mistura causada pelo movimento macroscópico do ar não discrimina as moléculas pelo peso molecular, produzindo uma atmosfera onde a composição independe da altura.

Mistura turbulenta.

Mistura causada pelo movimento macroscópico do ar não discrimina as moléculas pelo peso molecular, produzindo uma atmosfera onde a composição independe da altura.

Mistura turbulenta.

Parte 3Parte 3 6464

HomosferaHomosfera

Na heterosfera, o livre caminho médio das moléculas é muito maior (>> 0,1 m) e o processo de difusão molecular determina a mistura dos gases atmosféricos.

Na heterosfera, o livre caminho médio das moléculas é muito maior (>> 0,1 m) e o processo de difusão molecular determina a mistura dos gases atmosféricos.







Parte 3Parte 3 6565

HeterosferaHeterosfera

Região da atmosfera onde a composição dos gases permanentes varia com a altura.

Região da atmosfera onde a composição dos gases permanentes varia com a altura.

Parte 3Parte 3 6666

Camada de OzônioCamada de Ozônio

A região da estratosfera onde está localizado ozônio é denominada de camada de ozônio.

Esta camada encontra-se na região entre 20 e 30 km da superfície e é onde o ozônio atinge concentrações da ordem de 12 ppm.

CFC interferem nesta formação como veremosadiante.

A região da estratosfera onde está localizado ozônio é denominada de camada de ozônio.

Esta camada encontra-se na região entre 20 e 30 km da superfície e é onde o ozônio atinge concentrações da ordem de 12 ppm.

CFC interferem nesta formação como veremosadiante.

Parte 3Parte 3 6767

Ozônio EstratosféricoOzônio Estratosférico

Parte 3Parte 3 6868

Ozônio Estratosférico e TroposféricoOzônio Estratosférico e Troposféricomais detalhes adiantemais detalhes adiante

Parte 3Parte 3 6969

IonosferaIonosfera

Fonte: Wallace & Hobbs

Parte 3Parte 3 7070

MagnestosferaMagnestosfera

Parte 3Parte 3 7171

EletrosferaEletrosfera

Parte 3Parte 3 7272

Fenômenos atmosféricos da Fenômenos atmosféricos da eletrosferaeletrosfera

Parte 3Parte 3 7373

Litosfera: representa a porção sólida da Terra. Camada sólida exterior da Terra constituída da crosta e parte superior do manto.

Biosfera: representa toda a área da superfície da Terra, atmosfera e do mar que é habitada por seres vivos. Também chamada de ecosfera.

Biota: representa todos os organismos vivos em uma determinada área - quantidade total de animais e plantas em uma área em particular. Hidrosfera: região da superfície da Terra composta por água, incluindo os mares e a água contida nos oceanos.

Litosfera: representa a porção sólida da Terra. Camada sólida exterior da Terra constituída da crosta e parte superior do manto.

Biosfera: representa toda a área da superfície da Terra, atmosfera e do mar que é habitada por seres vivos. Também chamada de ecosfera.

Biota: representa todos os organismos vivos em uma determinada área - quantidade total de animais e plantas em uma área em particular. Hidrosfera: região da superfície da Terra composta por água, incluindo os mares e a água contida nos oceanos.

Outras camadas da TerraOutras camadas da Terra

Parte 3Parte 3 7474

Outras camadas da TerraOutras camadas da Terra

Criosfera: representa a parte congelada da superfície da Terra, ela inclui as calotas polares, camadas de gelo continentais, geleiras, gelo do oceano e a “permafrost” (solo congelado).

Criosfera: representa a parte congelada da superfície da Terra, ela inclui as calotas polares, camadas de gelo continentais, geleiras, gelo do oceano e a “permafrost” (solo congelado).

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Parte 31 Camadas da atmosfera Camadas da atmosfera Variação vertical da pressão e densidade Variação vertical da pressão e densidade Variação vertical