4 - Calor e temperatura

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RADIAÇÃO SOLAR 
De toda a fabulosa quantidade de energia radiante que o Sol emite para o espaço em todas as direções, a Terra recebe apenas uma pequena parcela, que será a geradora de todos os fenômenos que ocorrem em sua atmosfera. Essa energia emanada pelo Sol recebe o nome de RADIAÇÃO SOLAR, e se propaga sob a forma de ondas eletromagnéticas, constituindo-se quase exclusivamente por ondas curtas.
 A energia solar atinge a atmosfera superior numa quantidade mais ou menos constante de aproximadamente 1,94 caloria por centímetro quadrado em cada minuto. A essa razão dá-se o nome de CONSTANTE SOLAR.
Processos de filtragem da Radiação Solar – Existem basicamente três processos pelos quais passa a radiação solar que atinge a atmosfera terrestre. São eles:
1) ABSORÇÃO – as formas de energia mais penetrantes e perigosas à vida chocam-se com os átomos da atmosfera e ionizam-se, sendo absorvidos. A absorção inicia-se na Ionosfera, prossegue pela Estratosfera, onde a absorção da radiação ultravioleta pelas moléculas de oxigênio geram a Camada de Ozônio, terminando na primeira camada, a Troposfera, com a absorção da radiação infravermelha pelo vapor d’água dos níveis mais baixos, e por outros elementos presentes no ar, como o Dióxido de Carbono e as impurezas. A absorção dessa radiação é fundamental para manter a temperatura do planeta compatível com a vida.
2) DIFUSÃO – Quando a luz passa por um meio cujas partículas possuem diâmetro menor que o comprimento de onda da própria luz, esta se espalha em várias direções. É a DIFUSÃO. A cor de mais fácil difusão é o azul, razão da cor azulada do céu. A difusão depende da presença de partículas em suspensão, logo, à medida que se vai afastando da superfície, vai-se reduzindo a difusão. O céu vai-se tornando azul profundo, depois violeta, depois negro, quando não há mais difusão da luz, de 80 a 100 km acima da superfície.
3) REFLEXÃO – Através desse processo, parte da radiação solar que incide sobre uma superfície retorna diretamente ao espaço. A relação entre a quantidade de energia luminosa refletida por uma superfície e a energia que nela incide recebe o nome de ALBEDO.
	Assim, o Albedo será tanto maior quanto mais claras, lisas e brilhantes forem as superfícies em que a luz incide.
	O Albedo médio da Terra é 0,35, isto é, a Terra reflete para o espaço 35% da energia luminosa que incide sobre ela.
Filtragem seletiva da Radiação Solar
O total da energia solar (100%) que atinge o topo da atmosfera terrestre recebe o seguinte tratamento seletivo:
	18% - são absorvidos pelos componentes atmosféricos;
	15% - são difundidos através das partículas em suspensão;
	25% - são refletidos pelos topos das nuvens;
42% - alcançam a superfície da Terra, encarregando-se de aquecê-la durante o dia.
Equilibrando a temperatura na Terra
Dos 42% de radiação solar que atingem a superfície da Terra, 
18% - são absorvidos pelo oxigênio molecular, impurezas, vapor d’água e pelas nuvens;
	14% - são emitidos para a atmosfera;
	8% - retornam diretamente para o espaço;
	2% - ficam retidos na superfície terrestre.
O equilíbrio entre a Radiação Solar (recebida durante o dia) e a Radiação Terrestre (devolvida à noite), além do aquecimento diferenciado nas diversas latitudes do globo e dos deslocamentos do ar do Equador para os pólos e vice-versa, permitem uma melhor distribuição das temperaturas sobre a superfície, ocasionando o Equilíbrio Térmico da Atmosfera.
Fatores que influenciam a absorção da Radiação Solar
A energia radiante, quando absorvida por uma substância, é geralmente convertida em calor sensível e se traduz pelo aquecimento. A absorção da radiação depende de:
 Ângulo de incidência – quanto menor o ângulo de incidência, maior a energia absorvida.
 Cor da substância – cores mais escuras absorvem mais radiação, cores mais claras refletem mais.
 Natureza da substância – superfícies sólidas se aquecem e se resfriam mais rapidamente que as líquidas.
CALOR E TEMPERATURA
CALOR – É a forma de energia que se origina do movimento molecular de um corpo. Naturalmente, quanto maior o movimento o movimento das moléculas de um corpo, maior a sua temperatura, e vice-versa.
TEMPERATURA – É o estado de aquecimento de um corpo.
	 
TERMÔMETRO – Instrumento utilizado na avaliação do grau de aquecimento dos corpos, através da variação do volume de determinadas substâncias. Quando o termômetro possui um gráfico em que se registram as temperaturas, ele é chamado de termógrafo.
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Apesar de diferentes entre si, as escalas termométricas são fixas entre dois limites bem definidos: o do gelo em fusão e da água em ebulição. As principais escalas utilizadas são: CELSIUS, FHRENHEIT e KELVIN, que possuem as seguintes correspondências:			
Fusão (da água)		Ebulição (da água)
Celsius .................................. 0 .................................. 100
Fahrenheit ............................. 32 .................................. 212
Kelvin ................................... 273 .................................. 373
	A escala Kelvin possui três valores básicos de referência: 
0ºK – “zero absoluto”, valor no qual cessa totalmente o movimento molecular;
273ºK – temperatura de fusão da água;
373ºK – temperatura de ebulição da água.
Correspondência entre as escalas termométricas
ºC = 5/9 (ºF – 32)
				ºF = 1,8ºC + 32
				ºK = ºC + 273
CALOR ESPECÍFICO – É a quantidade de calor necessária para aumentar em 1ºC a temperatura de 1 grama de uma substância qualquer. No caso particular da água, recebe o nome de caloria e corresponde à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água pura, sob pressão padrão ao nível do mar, de 14,5 para 15,5ºC.
	
De modo geral, o calor específico de uma substância é maior no estado sólido que no líquido.
Processos de propagação de calor
a) CONDUÇÃO – Transferência de calor molécula a molécula, sem a mudança de posição relativa das mesmas. É comum aos sólidos, e destes, os metais são os melhores condutores. Os líquidos e os gases são péssimos condutores.
b) RADIAÇÃO – Transferência de calor através da conversão da energia térmica em radiação eletromagnética e a reconversão dessa radiação em calor, pelo corpo sobre o qual tenha incidido a referida radiação. É o caso do aquecimento da Terra pela radiação solar.
	Distribuição do calor
Em meteorologia ocorrem dois processos fundamentais de distribuição de calor:
a) CONVECÇÃO – Movimento vertical das moléculas através de correntes ascendentes e descendentes;
b) ADVECÇÃO – Ocorre com o movimento horizontal dos fluidos. Normalmente, quando o ar é aquecido, ele ascende, por convecção; uma parcela de ar mais frio vem, por advecção, ocupar o lugar do ar que ascendeu.
Exercícios 
01 – A propagação do calor solar até a Terra, faz-se por:
Difusão		c) Reflexão
Radiação		d) Insolação
02 – Quando aquecido, o ar atmosférico:
Contrai-se 					c) Tende a afundar
Expande-se					d) Diminui de volume
03 – Ar turbulento está associado a:
Condução 					c) Advecção
Radiação					d) Convecção
04 – O processo pelo qual o calor é transportado através da matéria, sem que haja transporte da matéria em si, é denominado:
Absorção 					c) Advecção
Condução					d) Convecção
05 – O ponto de fusão do gelo na escala Celsius, equivale na escala Fahrenheit, à temperatura de:
0°			b) –12°		c) 32°			d) –32°
06 – As escalas Celsius e Fahrenheit apresentam um único ponto em comum, representado pela temperatura:
40°			b) –40°		c) 50°			d) –50°
07 – A que temperatura na escala ºF correspondem 15ºC?
47°			b) 58° 		c) 50°			d) 59°
08 – A temperatura de –10°C corresponde em °F:
14°			b) 18°			c) 15°			d) 20°
09 – Dois termômetros, um Celsiuse outro Fahrenheit, são colocados em um mesmo ambiente. O Celsius fornece uma leitura “x” e o Farenheit “x +20”. A temperatura do ambiente é:
5°C			b) 15°F		c) 15°C		d) –15°C
10 – Em altitude, um volume de ar mais frio do que o ar circunvizinho, tem a tendência de:
Afundar 					c) Expandir-se
Elevar-se					d) Aumentar de volume