Matéria e energia - ecologia

Prévia do material em texto

Matéria e energia
Tudo que se refere ao meio ambiente envolve os conceitos de matéria e energia, matéria é tudo que ocupa lugar no espaço e possui massa já energia é compreendida como sendo a capacidade de realizar trabalho.
Em qualquer sistema natural, matéria e energia se conservam não se criam não se destroem.
Isto ficou evidenciado através de duas leis da física: Lei da conservação da massa e a Lei da conservação da energia ou primeira lei da termodinâmica .
Outra lei importante que devemos levar em consideração nos estudos ambientais é a segunda lei da termodinâmica que explicita que a energia sempre se degrada das formas mais nobres para as menos nobres. (maior qualidade para as de menor qualidade).
Lei da conservação das massas.
Qualquer sistema físico ou químico (ou seja, tudo que conhecemos) nunca se cria nem se elimina matéria apenas se transforma.Sendo assim tudo que existe provem de algo preexistente e tudo que se consome apenas perde a forma original passando a adotar uma outra
A luz da lei da conservação da massa é que podemos compreender o enorme problema da geração de resíduos, nunca poderemos consumir alguma coisa de tal forma que esta matéria venha ser eliminada do planeta. Sendo assim a geração de resíduos e inerentes à atividade dos seres vivos, qualquer ser vivo, logo a reciclagem deste resíduo é o forma que a natureza resolve este fato. Através dos ciclos biogeoquímicos é que se torna possível a reciclagem destes resíduos. O fator tempo e a quantidade são determinante neste processo para se estabelece o equilíbrio do sistema.Num sistema natural as quantidades são compatíveis com o tempo necessário para sua reciclagem desta forma na natureza não apresenta problemas com os resíduos. A sociedade humana por muito tempo apresentou uma produção compatível com a capacidade e reciclagem dos sistemas ambientais. Não só produzem em pequena quantidade e de forma dispersa no ambiente. Com o advento da revolução industrial e a concentração populacional, começamos a gerar resíduos de forma concentrada e em maior quantidade inviabilizando sua reciclagem em tempo compatível com a nossa existência.
Primeira lei da termodinâmica;
Temos nesta lei um enunciado análogo à lei da conservação da massa, só que referente à energia. Sendo assim temos que a energia pode ser transformada em outra forma de energia porem jamais será perdida. Temos que lembrar que o planeta se apresenta como um sistema energeticamente aberto logo toda a energia que entra terá que sair, no entanto esta energia não obrigatóriamete sairá da mesma forma que entrou. A respiração e a fotossíntese são bons exemplos que os seres vivos apresentam para respeitas e primeira lei da termodinâmica.
Segunda lei da termodinâmica;
Nesta lei temos que toda forma de energia se transforma em uma forma menos nobre do que a original. Apesar da quantidade de energia ser preservada teremos uma diminuição na qualidade desta energia.
Uma das consequência desta lei é que todo corpo que venha a possuir uma forma ordenada necessita de energia de alta qualidade para manter sua entropia (Unidade de grandeza termodinâmica(J/K - joules por kelvin)usada para medir a parcela de energia que não pode mais ser transformada em trabalho à dada temperatura e pressão) baixa.Como a tendência é o aumento de dispersão da energia na forma de calor, destruindo a ordem inicial e levando a um estado final mais estável para se manter qualquer sistema organizado, é necessário o fornecimento contínuo de energia.sendo assim ha uma tendência natural no aumento da entropia dos sistemas naturais.
O conhecimento destas leis e sua compreensão nos levam a entender mais claramente os problemas ambientais. Como não é possível subornar a natureza nem tão pouco dar um jeitinho para não cumprir estas leis, percebe-se que será necessária uma ação externa para manter os sistemas em estado de menor entropia. A manutenção de um meio ambiente equilibrado tem seu custo econômico e social e devemos enfrentar o desafio de procurar e atingir este equilíbrio.
Fonte de consulta: Introdução á Engenharia Ambiental, capitulo 2 pag., 07-09
A termodinâmica na ecologia
Nada é tão prático como uma boa teoria. Pois é, se as coisas são bem explicadas no campo teórico, fica mais fácil entender os fenômenos que acontecem à nossa frente. É o caso das leis da termodinâmica.
Este tema, cuja conexão com os processos ambientais do dia a dia é muito direta, é geralmente visto como de difícil entendimento, talvez por se encontrar no limite entre a física e a biologia. Mas aceite o desafio de entendê-lo nos próximos parágrafos.
A primeira lei da termodinâmica diz que “matéria e energia não podem ser criadas ou destruídas, somente transformadas”. Significa que uma substância se transforma em outra, através de processos físicos, químicos ou biológicos, assumindo inclusive diferentes funções, mas não pode simplesmente desaparecer. O mesmo é dito para a energia, que se transforma de uma forma em outra, mas não desaparece, pelo menos no universo. Esta é também chamada “lei da conservação de massa e energia”.
Já a segunda lei da termodinâmica assegura que “a entropia do universo cresce na direção de um máximo”. Entende-se aqui como entropia a quantidade de energia que não é mais capaz de realizar trabalho em um sistema, sendo um indicativo de desordem da natureza. Também é chamada “lei da entropia”.
Agora analisemos a primeira lei da termodinâmica em termos práticos. Na natureza, existem as substâncias simples como água, gás carbônico e sais minerais, que, se absorvidas pela planta, transformam-se em matéria orgânica vegetal, sob a forma de moléculas complexas como açúcares, proteínas e gorduras.
O herbívoro, ao comer folhas e frutos, ingere e digere esse material, absorvendo-o e metabolizando-o em outras substâncias, como as proteínas animais. Se um carnívoro come o herbívoro, ingere seus músculos e demais tecidos, incorporando a proteína e utilizando-a em seu metabolismo. Até que um dia o carnívoro morre e as bactérias se encarregarão de transformar matéria em substâncias simples outra vez, como em água, gás carbônico e sais minerais.
Observe que, no processo, se fechou o ciclo da matéria, garantindo continuamente a retro-alimentação, desde que o ecossistema permaneça equilibrado. Se fizermos um balanço de massa, controlando todas as entradas e saídas, ele será zero.
Em relação à energia, há uma diferença. Em cada etapa desse processo, existem saídas do ecossistema quando, por exemplo, pela respiração a energia química das ligações de moléculas orgânicas é transformada em energia calorífica, dissipando-se o calor na atmosfera. Assim, em termos energéticos, embora não ocorra desaparecimento de energia, existe dispersão de parte dela, que se dissipa e não volta para o ciclo da vida.
É aí que entra a segunda lei da termodinâmica. De acordo com ela, as transformações de energia se dão em direção às formas menos concentradas. É o que vemos na cadeia alimentar, em que os fenômenos da respiração bioquímica nas células e da decomposição microbiana levam a reações exoenergéticas, para disponibilizar a energia de movimento, seja para transporte da seiva nas plantas, seja para o andar dos animais. Depois de realizar trabalho, esta energia liberada desorganiza-se ainda mais, sob a forma de calor. Esta é a forma usual em que é dispersa na atmosfera.
Assim, pode-se dizer que a morte resulta da vitória da entropia. E a vida? Essa busca permanentemente reusar e reciclar a matéria e valorizar a energia que ainda é capaz de realizar trabalho, buscando o que chamamos de equilíbrio homeostático, ou seja, fazer com que a variação da energia interna no ecossistema seja a menor possível. Portanto, a vida é um eterno desafio à entropia, porque busca a complexidade e a estabilidade, no seu processo de evolução.
Fonte:ricardobraga.jc@gmail.com