Potenciais_CRA_Modo_de_Compatibilidade_

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PROF. ELOY ANTONIO PAULETTO
PROFa. CLÁUDIA LIANE RODRIGUES DE LIMA
PROF. ELOY ANTONIO PAULETTO
PROFa. CLÁUDIA LIANE RODRIGUES DE LIMA
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
FACULDADE DE AGRONOMIA ELISEU MACIEL
DEPARTAMENTO DE SOLOS
DISCIPLINA DE FÍSICA DO SOLO
ÁGUA NO SOLO-Potenciais 
POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
Da água que chega à superfície do solo (chuva ou irrigação):
→ Parte penetra no solo pelo
processo de infiltração
→ Parte é perdida por 
escorrimento superficial
Da água que penetra no solo:
→ Parte é perdida por 
drenagem profunda
→ Parte fica retida por 
capilaridade e adsorção 
→ Parte é perdida por 
evapotranspiração
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POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
Percebe-se que pequena quantidade de água fica
armazenada, e desta, pequena quantidade é aproveitada
pelas plantas
À medida que o solo seca, as forças capilares e de adsorção
se tornam mais atuantes
Estas forças dependem:
� Arranjo poroso do solo (estrutura)
� Distribuição do tamanho dos poros
� Tensão superficial da água
� Afinidade da água com as partículas sólidas
� Superfície específica 
� Tipo de argilas
POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
Estes fenômenos determinam o Estado de Energia da água
no solo
A disponibilidade de água às plantas está relacionada com:
• Estado de Energia da água no solo
• Capacidade da planta em extrair água
Existem na natureza 3 formas de energia:
• Energia cinética (Ec = ½ m.v2)
• Energia de repouso
• Energia potencial
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POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
• A lei geral da natureza é a dos corpos ocuparem um estado de 
energia mínimo 
• Quanto menor seu estado de energia, maior será sua estabilidade 
Este processo é espontâneo
• Os corpos, quando se movimentam espontaneamente, vão de um 
maior para um menor estado de energia 
• Em se tratando de água no solo, não é necessário conhecer os valores 
absolutos da energia potencial de um corpo e sim a diferença de 
energia entre duas posições quaisquer
• Para isso, define-se um estado de energia padrão ou nível de 
referência 
“Água pura (livre de íons e de sólidos) colocada num nível de referência”
POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
Sendo: E = Energia potencial da água num ponto qualquer
Eo = Energia da água no estado padrão.
O potencial total da água (Ψt) será � ΨΨΨΨt = E - Eo
Considerando dois pontos A e B no perfil do solo:
ΨΨΨΨt(A) = EA - Eo
ΨΨΨΨt(B) = EB - Eo
ΨΨΨΨtA - ΨΨΨΨtB = (EA - Eo) - (EB - Eo) = EA - EB
ou seja: A diferença do potencial total da água entre dois pontos (A e B)
no solo é igual à diferença da energia potencial da água nestes pontos.
ΨΨΨΨtA >>>> ΨΨΨΨtB movimento A ⇒⇒⇒⇒ B
ΨΨΨΨtA <<<< ΨΨΨΨ tB movimento B ⇒⇒⇒⇒ A
ΨΨΨΨ tA = ΨΨΨΨ tB equilíbrio
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POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
UNIDADES DE POTENCIAL
Energia por unidade de volume
E/ V = m.g.h/ (m/dens) = erg/ cm3, Joule/m3,
atm, bar, pascal
Energia por unidade de massa
E/M = (m.g.h) / m = g.h = erg/g, Joule/kg
Energia por unidade de Peso
E/P = (m.g.h)/ m.g = h = altura (m) de coluna de água
1 atm = 1033 cm de coluna de água = 76 cm Hg = 101,325 Pascal
1 bar = 1020 cm de coluna de água = 0,9869 atm
POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
COMPONENTES DO POTENCIAL TOTAL DA ÁGUA NO SOLO
1- COMPONENTE GRAVITACIONAL (ψψψψg)
ψψψψg ( + )
______________________________nível referência 
ψg ( - ) E/P= m.g.h/mg = h
A
+
B
-
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POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
2- COMPONENTE DE PRESSÃO (ψψψψp)
• A__________________
lâmina de água (ψP)
• B_________________ _ superfície solo
• C
O potencial de pressão é sempre positivo (+)
+
POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
3- COMPONENTE MÁTRICO (ψψψψm)
“Expressa a energia de retenção da água pelas 
partículas do solo”
Resultante:
Fenômenos de capilaridade
Fenômenos de adsorção
Medido através de Tensiômetros:
ψψψψm = - 12,6 . hHg + hc + z
hHg
hc
z
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POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
4- COMPONENTE OSMÓTICO
• Resultante da presença de íons (Ca, Mg, K..) na solução do solo
• Se manifesta na presença de membrana semi-permeável
É determinado através da Equação de Van’t Hoff:
ψψψψos = - R T C
Sendo:
R = Constante geral dos gases (0,082 atm.L/mol.K)
T = Temperatura absoluta da solução (K)
C = Concentração da solução (mol/L)
Exemplo: C = 0,1 mol/L , T = 27°C
ψψψψos = - 0,082 . 300 . 0,1 = -2,46 atm ou (1 atm = 1033 cm c a)
2541,18 cm de coluna de água
POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
POTENCIAL TOTAL DA ÁGUA NO SOLO
ψψψψt = ψψψψg + ψψψψp + ψψψψm + ψψψψos
Importância dos Componentes do Potencial total:
a- No Solo: 1 - Saturado: ψg + ψp
2 - Não Saturado: ψg + ψm
b- Do solo para a planta:
1 - Solo saturado: ψg + ψp + ψos
2 - Solo não saturado: ψg + ψm + ψos
c- Na planta:
1 - Células tecido tenro: ψp + ψos
2 - Células tecido fibroso: ψm + ψos
d- Na atmosfera:
ψp ⇒ Pressão de vapor
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POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
POTENCIAL HIDRÁULICO
Quando se estuda o movimento de água no solo, portanto na ausência
de membrana semi-permeável, o componente osmótico pode ser
desconsiderado, portanto:
ψψψψt = ψψψψg + ψψψψp + ψψψψm (ψψψψh)
Como os potenciais de pressão (ψψψψp) e mátrico (ψψψψm)
nunca coexistem, o ψψψψh fica:
A - Solos saturados: ψψψψh = ψψψψg + ψψψψp
B - Solos não saturados: ψψψψh = ψψψψg + ψψψψm
A água se move por diferença de potencial entre dois pontos, sendo o 
seu sentido sempre do maior para o menor potencial
EXEMPLO:
Três tensiômetros foram instalados num perfil de solo homogêneo, como
mostra a figura acima:
Determine:
a) Qual o valor do potencial matricial em A, B e C?
b) Qual o valor do potencial hidráulico em A, B e C?
c) A umidade é menor em A, B ou C? Explique.
d) Entre B e C, a água está se movendo para cima ou para baixo?
POTENCIAL DA ÁGUA NO SOLO
7
10
8,5
15
10 cm
30 cm
40 cm
30 cm
30 cm
sup. solo (NR)
A
B
C
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CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO
Partindo-se de um solo saturado, à medida que o mesmo seca, parte do
espaço poroso passa a ser ocupado por ar esvaziando-se primeiro os
macroporos e depois os microporos
Existem dois mecanismos responsáveis pela retenção da água no solo:
as forças capilares (solos mais úmidos)
as forças de adsorção (solos mais secos)
À medida que o solo seca estas duas forças se tornam mais atuantes:
inicialmente as forças capilares e depois as forças de adsorção,
determinando o Potencial mátrico da água no solo
CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO
A relação gráfica entre o Potencial mátrico e o teor de água no
solo denomina-se Curva característica da água no solo ou
Curva de retenção de umidade = ΨΨΨΨm x θθθθ
Para baixas tensões (ou altos valores de umidade), nos quais o
fenômeno de capilaridade é importante, a curva característica é
dependente da geometria da amostra, ou seja, do arranjo e das
dimensões dos poros
Para altas tensões (ou baixos valores de umidade), nos quais a
adsorção é importante, a retenção de água independe da
geometria da amostra
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� Importância de sua determinação
� Conhecendo-se o teor de água no solo pode-se, através
da curva característica, saber a energia (tensão)
com que esta água está retida, e vice-versa
� Dá uma indicação da disponibilidade de água às plantas
� Serve como indicador do manejo da irrigação
CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO
� Modos de obtenção
Por secamento ���� partindo de amostras previamente
saturadas e aplicando gradualmente tensões crescentes
a fim de, lentamente, secar o solo, fazendo medidas
sucessivas do teor de água em função da tensão
aplicada
Por umedecimento ���� partindo de amostras
inicialmente secas ao ar e permitindo seu molhamento
gradual reduzindo a tensão
CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO
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� Representação gráfica
� A umidade pode ser representada à base de massa (Ug) ou à
base de volume (θ) e a tensão em atm, bar, altura de coluna de
água e Pascal
CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO
Fenômeno de Histerese ���� cada método de obtenção da curva
característica da água no solo fornece uma curva diferente. Para uma
mesma tensão, a quantidade de água retida na amostra é maior na curva
obtida por secamento do que por umedecimento.
CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO
Este fenômeno é atribuídoa:
• Desuniformidade dos poros
• Poros bloqueados
• Contração e expansão das argilas
• Diferença do ângulo de contato
da água que avança e o da água
que recua.
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Fatores que afetam a curva característica
Textura do solo ���� Quanto maior o teor de argila, maior a quantidade de
água retida sob dada sucção e mais suave a inclinação da curva (Figura 3)
Estrutura do solo ���� Quanto mais compactado o solo, menor a
quantidade de água retida a baixas tensões e maior a quantidade retida a
altas tensões (Figura 4)
Teor de matéria orgânica ���� Quanto maior o teor de matéria orgânica
maior a quantidade de água retida. Isto não significa maior disponibilidade
de água às plantas, pois fica retida a maiores tensões
Tipo de argila ���� As argilas do tipo 2:1 (montmorilonita, vermiculita)
normalmente retém mais água do que argilas do tipo 1:1 (caulinita), pois
apresentam maior superfície específica e mais cargas negativas
CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO
Aparelhos utilizados na determinação
� Tensiômetro (Campo)
� Mesa de tensão (Laboratório), para baixas tensões 
� Câmaras de pressão de Richards (Laboratório), 
para pressões mais altas
CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO