Guia de Ciências: Atmosfera, Energia e Radioatividade

1. Atmosfera e Efeito de Estufa

Quais os principais gases que compõem a Atmosfera terrestre?

A atmosfera da Terra é formada sobretudo por Azoto (cerca de 78%) e Oxigénio (aproximadamente 21%). Além destes gases, existem outros em quantidades reduzidas, como o Dióxido de Carbono. À medida que a altitude aumenta, a composição da atmosfera altera-se, dando origem a diferentes camadas atmosféricas com características específicas.

O que é o efeito de estufa e qual a sua importância?

O efeito de estufa é um fenómeno natural que permite manter a temperatura adequada para a vida. A energia do Sol aquece a superfície da Terra, e parte desse calor é retido por gases como o dióxido de carbono (CO₂), vapor de água (H₂O), metano (CH₄) e óxido nitroso (N₂O), mantendo uma temperatura média estável de cerca de 15 ºC.

Circulação atmosférica e oceânica

A circulação atmosférica e a oceânica estão interligadas, contribuindo para a distribuição de calor e humidade. A circulação atmosférica resulta do movimento das massas de ar (diferenças de pressão e temperatura), enquanto a oceânica é provocada pelos ventos, salinidade e rotação da Terra. Estes fenómenos regulam o clima, influenciam tempestades e sustentam ecossistemas marinhos.

2. Reações Químicas e Energia

O que caracteriza uma reação química?

É um processo onde reagentes se transformam em produtos através da reorganização de átomos e ligações químicas.

Etapas de uma reação química:

• Os reagentes entram em contacto.
• As partículas ganham energia cinética.
• Ocorrem colisões (efetivas e não efetivas).
• As colisões efetivas quebram e formam novas ligações.
• Formam-se os produtos finais.

Reações Exotérmicas vs. Endotérmicas

As reações exotérmicas libertam energia (calor) para o meio (ex: combustão). As reações endotérmicas absorvem energia do meio (ex: decomposição do carbonato de cálcio).

Variação de Entalpia (ΔH)

A variação de entalpia corresponde à energia libertada ou absorvida a pressão constante: ΔH = H(produtos) - H(reagentes).

• ΔH < 0: Reação exotérmica.
• ΔH > 0: Reação endotérmica.

3. Propagação de Calor

Formas de propagação

• Condução: Transferência entre partículas por contacto direto (sólidos).
• Convecção: Transporte de calor pelo movimento de fluidos (líquidos e gases).
• Irradiação: Transferência por ondas eletromagnéticas (não necessita de meio material).

Lei de Fourier

O fluxo de calor é proporcional à condutividade térmica (k), área (A) e variação de temperatura (ΔT), dividido pela espessura (l). Materiais como o alumínio possuem maior condutividade térmica que o ferro ou a madeira.

4. Qualidade da Água

A análise da água baseia-se em parâmetros físicos (cor, turbidez, temperatura), químicos (pH, oxigénio dissolvido) e biológicos (coliformes fecais).

• Oxigénio dissolvido: Essencial para a vida aquática; varia com a temperatura e altitude.
• Água virtual: Quantidade de água utilizada em toda a cadeia produtiva de um bem.
• Turbidez: Indica a presença de partículas em suspensão, afetando a desinfeção e a fotossíntese.

5. Radioatividade e Energia

Conceitos fundamentais

A radioatividade ocorre quando núcleos instáveis emitem partículas (alfa, beta) ou radiação gama para atingir estabilidade. A meia-vida é o tempo necessário para que metade dos núcleos de uma amostra se desintegre.

Fissão vs. Fusão

• Fissão: Divisão de um núcleo pesado em menores (liberta energia e neutrões).
• Fusão: União de núcleos leves para formar um maior (processo estelar).

Principais fontes de energia

• Combustíveis fósseis, Energia nuclear, Biomassa, Hidrelétrica e Eólica.