02 aula 2 ciclo hidro [Modo de Compatibilidade]

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Ciclo hidrológico
Propriedades Físico-Químicas da Água
A atração eletrostática entre as cargas positivas parciais dos átomos de
hidrogênio e a carga negativa parcial do átomo de oxigênio resulta na
formação de uma ligação denominada "ponte" de hidrogênio.
Propriedades da água relacionadas às ligações de 
hidrogênio
Flutuação do gelo;
Elevado calor de vaporização;
Forte tensão superficial;
Elevado calor específico;
Propriedades solventes quase universais.
Propriedades físicas
 Massa específica;
 Calor específico;
 Calor latente de fusão;
 Calor latente de vaporização;
 Viscosidade;
 Propriedades moleculares e inter-moleculares.
A existência da água na Terra em todas as três fases (vapor,
líquido e sólido) é um dos aspectos que torna o planeta único.
Massa específica
É a massa por unidade de volume de uma substância e o peso
específico é o peso por unidade de volume.
As duas variáveis estão relacionadas pela segunda lei de Newton,
usando a aceleração da gravidade (g):
g 
Massa específica
A variação do valor da massa específica da água com a temperatura
é bastante incomum, e tem um importante papel no meio ambiente.
Por exemplo, a água líquida a 0oC é mais densa que o gelo.
Por outro lado, quando a água líquida a 0oC é aquecida sua
densidade inicialmente aumenta até a temperatura de 3,98oC, quando
a sua massa específica atinge 1000 Kg.m-3.
A partir desta temperatura a densidade da água diminui com o
aumento da temperatura, como acontece com a maior parte das
substâncias.
68,198,3019549,01000  T
Massa específica da água
Massa específica com mistura
A presença de substâncias dissolvidas ou em suspensão na
água pode alterar a sua massa específica.
Assim, a água salgada é mais densa do que a água doce, e a
água com alta concentração de sedimentos de alguns rios pode
ter densidade significativamente diferente da água limpa a
mesma temperatura.
Massa específica da água
Calor específico da água
É a quantidade de energia absorvida ou liberada (∆H) por uma
massa M de uma substância enquanto sua temperatura aumenta ou
diminui por um valor de ∆T.
A estrutura molecular da água (H2O) é responsável por uma
característica fundamental da água que é a sua grande inércia
térmica, isto é, a temperatura da água varia de forma lenta.
O sol aquece as superfícies de terra e de água do planeta com a
mesma energia, entretanto as variações de temperatura são muito
menores na água.
Oceanos reguladores
Calor específico da água
Cada grama de água precisa receber cerca de uma caloria
para aumentar sua temperatura em 1 oC.
Em unidades do SI o calor específico da água (cp) é de 4216
J.Kg-1.K-1.
 Isto significa que é necessário fornecer 4216 Joules de
energia para cada Kg de água ter sua temperatura aumentada
em 1 grau Kelvin.
É a quantidade de calor necessária para fundir completamente
uma unidade de massa da substância quando ela estiver na
temperatura de fusão.
O valor do calor latente de fusão da água é de,
aproximadamente, 334 KJ.Kg-1.
Calor latente de fusão 
Calor latente de vaporização
A quantidade de energia absorvida pela água na passagem da fase
líquida para a gasosa (vapor).
A temperaturas abaixo de 100 oC algumas moléculas de água na
superfície podem romper as ligações inter-moleculares com as
moléculas vizinhas e escapar do meio líquido, vaporizando-se.
Assim, a vaporização pode ocorrer a temperaturas inferiores à do
ponto de ebulição.
A 100 oC o calor latente de vaporização é de 2,261 MJ.Kg-1, o que
corresponde a cinco vezes mais energia do que a necessária para
aquecer a água de 0 a 100 oC.
Calor latente de vaporização
O calor latente de vaporização decresce com o aumento da
temperatura.
T 002361,0501,2
É a quantidade de energia que se gasta para aumentar a área superficial de um
líquido, devido às forças de atração que as moléculas internas do líquido
exercem junto às da superfície.
Tensão superficial 
Características da água
Material básico para as células vivas;
Agente de limpeza e de nutrição;
Solvente universal;
Mobilidade excepcional;
Meio de transporte;
Reguladora das trocas de energia na biosfera;
Moderadora do clima;
Agente erosivo e destruidor.
Ciclo Global
Evaporação = Precipitação
423 x 10¹² m³/ano.
• Do total evaporado globalmente:
– 85% vem dos oceanos (361 x 10¹² m³/ano)
– 15% vem da superfície terrestre (62 x 10¹² m³/ano)
• Do total precipitado globalmente:
– 77% cai nos oceanos (324 x 10¹² m³/ano)
– 23% sobre a superfície terrestre (99 x 10¹² m³/ano)
oceano
324
Superfície 
terrestre
62
99
361
Fluxos
Unidades : 10^12 m3/ano
O ciclo hidrológico global e regional
 Ciclo global:
Ciclo fechado;
Recirculação de toda a água;
Oceanos: mais evaporação do que precipitação;
Continentes: mais precipitação do que evaporação.
 Ciclo regional:
Ciclo aberto;
Parte da água retorna;
Parte da água é trazida de fora pela atmosfera;
Balanço hídrico.
Fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície
terrestre e a atmosfera, impulsionado pela energia solar associada à
gravidade e à rotação terrestre.
Ciclo hidrológico
Ciclo Hidrológico
A água é a substância mais reciclável na natureza e faz parte essencial de
todas as formas de vida dos reinos vegetal e animal, encontrando-se por
toda a parte na crosta terrestre e na atmosfera.
Período de renovação da água em diferentes reservatórios
na Terra
De forma bem simplificada pode-se dizer que a hidrologia tenta 
responder à pergunta:
O que acontece com a água da chuva?
Romanos: Muitas obras hidráulicas mas
continuam adotando o pensamento grego sobre
o ciclo hidrológico
“Possível causa: clima da região do 
mediterrâneo”.
Gregos: Primeiros registros de pensamentos sobre a origem das águas
dos rios (500 AC).
“Água dos rios é a água do mar que vem das profundezas da 
terra”.
Idade média: Idéias dos gregos perduraram até +/- século XVI
Um pouco de História
Aspectos Históricos
Thales (+ 650 AC) escreveu que as nascentes e os rios são alimentados
pelo oceano, explicando que a água dos oceanos é aduzida através das
rochas pela força dos ventos, sendo conduzida até as montanhas pela
pressão das rochas.
“Prática” argumentava com base na 
observação, dizendo que a água dos 
rios vinha da chuva e do 
derretimento da neve.
Livro (1580) em forma de diálogo entre 
dois personagens: “Teoria” e 
“Prática”.
“Teoria” argumentava em favor da 
idéia dos gregos.
Bernard Palissy
Kepler e Descartes ainda apoiavam as idéias erradas dos
gregos.
O ciclo hidrológico começou a ficar mais claro durante os
séculos XVII e XVIII, com o advento da ciência experimental,
e das medições.
Muitos aspectos ainda permanecem obscuros: papel das
florestas; CO2; aerossóis; interação oceanos e atmosfera.
Depois de Palissy
Mariotte; Edmund Halley; John e Daniel Bernoulli; Henri Pitot;
Venturi; Henry Darcy
Fatores que impulsionam o ciclo hidrológico
Energia solar;
Gravidade;
Rotação terrestre.
COMPONENTES DO CICLO HIDROLÓGICO
Precipitação;
Interceptação;
Infiltração;
Retenção superficial;
Detenção superficial;
Percolação;
Evaporação e transpiração;
Escoamento superficial ou enxurrada.
Precipitação
Fonte de água que origina o ponto de partida para todas as análise
hidrológicas de pequenas bacias hidrográficas. Existe nas formas de
CHUVA, GRANIZO E NEVE.
As principais características pelas quais pode-se identificar uma chuva
são:
Quantidade ou volume total: mm ou m3
Duração: minutos ou horas
Intensidade- quantidade/tempo: mm.h-1
Interceptação vegetal
Refere-se à coleta de chuva sobre a superfície dasplantas. Pode atingir
até 25% da precipitação anual total. Os fatores que mais influenciam
na quantidade de água interceptada são:
Tipo de vegetação;
Densidade da vegetação;
Estágio de crescimento;
Estação do ano;
Velocidade do vento.
Infiltração
Refere-se a entrada de água pela superfície do solo. Os fatores que
afetam a infiltração da água no solo são:
Tipo de solo;
Crosta superficial;
Selamento superficial;
Umidade do solo antes da chuva;
Duração e intensidade da chuva.
Retenção Superficial
Refere-se à água permanentemente retida nas depressões da
superfície do solo. Nunca faz parte da enxurrada, podendo apenas
infiltrar no solo ou evaporar. Os fatores que afetam são:
Tipo de prática cultural;
Tipo de equipamento de preparo;
Erosão e características da superfície do solo.
Detenção Superficial
Refere-se a água temporariamente detida na superfície do solo, a
qual deve originar a enxurrada. É afetada por:
Micro-relevo superficial;
Vegetação;
Macro-relevo;
Topografia geral da área.
Evaporação + Transpiração = Evapotranspiração
Evaporação é o processo pelo qual a água passa do estado liquido para
o estado gasoso ou vapor.
Transpiração é o processo por meio do qual a umidade é levada
através das plantas desde as raízes aos pequenos poros na parte inferior
das folhas, onde ele se transforma em vapor e é liberada para a
atmosfera.
Escoamento superficial ou enxurrada
É a parte da precipitação que escorre sobre a terra. É o
componente do ciclo hidrológico de maior interesse para a
ciência conservacionista.
A enxurrada somente tem início após satisfeitas as demandas de
INTERCEPTAÇÃO, RETENÇÃO, DETENÇÃO
SUPERFICIAL e INFILTRAÇÃO
Escoamento superficial ou enxurrada
Efeitos Antrópicos
Alterações produzidas pelo homem sobre o ecossistema pode
alterar parte do ciclo hidrológico quanto a quantidade e qualidade
da água.
A nível global: Emissões de gases para a atmosfera produz
aumento no efeito estufa, alterando as condições das emissões da
radiação térmica, poluição aérea, etc;
A nível local: obras hidráulicas atuam sobre o rios, lagos e
oceanos; desmatamento atua sobre o comportamento da bacia
hidrográfica; a urbanização também produz alterações localizadas
nos processos do ciclo hidrológico terrestre, contaminação das
águas, etc.
Impactos sobre o ciclo hidrológico
Impactos sobre o ciclo hidrológico
Fatores que influenciam na variabilidade das 
manifestações do ciclo hidrológico 
 Desuniformidade com que a energia solar atingi os diversos locais;
Diferentes comportamentos térmicos entre os oceanos e os
continenetes;
Quantidade de vapor de água, CO2 e ozônio na atmosfera;
Variabilidade espacial de solos e coberturas vegetais;
Influência da rotação e inclinação do eixo da terra na circulação
atmosférica.
Próxima aula ..... Bacia Hidrográfica.