Sol e aquecimento (páginas 42 a 90)

Resumo de Física
Inês Barreiros
Sol e aquecimento
(páginas 42 a 90)
A energia do Sol e a radiação electromagnética
O Sol e Terra transferem energia para as suas vizinhanças por radiação.
Ondas – caracterizam-se pela frequência, f, comprimento de onda, e período T, com T=
1/f.
Período – tempo de uma oscilação completa, T.
Energia de uma onda – em ondas com a mesma amplitude, tem maior energia a que
tiver maior frequência; em ondas com a mesma frequência, tem maior energia a que
tiver maior amplitude.
Velocidade da luz no vazio – 300000km/s.
Frequência – número de oscilações por segundo.

Mede se em Hertz (Hz) ou s-1
Comprimento de onda (lâmbeda) – deslocamento da onda durante uma oscilação
completa.
A frequência é uma característica da radiação independente do meio onde a mesma se
propaga.
Velocidade de uma onda:
Constante solar – medida da energia da radiação solar que incide perpendicularmente
no topo da atmosfera terrestre. SO =1370 W/m2 ou 1370 J/s m2
Albedo – percentagem da radiação reflectida pelo planeta.  30%
Termodinâmica – parte da física que estuda os fenómenos térmicos.
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Corpo opaco – não se deixa atravessar pela radiação.
Corpo transparente – deixa se atravessar pela radiação.
A radiação incidente no topo da atmosfera terrestre:

Parte é reflectida para o espaço;

Parte é absorvida pela atmosfera;

Parte é transmitida para a superfície da Terra.
Sistema termodinâmico – sistema para o qual interessa considerar a energia interna.
Caso contrário é um sistema mecânico.
Espectro de radiação térmica – espectro contínuo onde se representa, no eixo das
ordenadas, a intensidade da radiação em cada comprimento de onda, e, no eixo das
abcissas, o comprimento de onda.
Lei de Boltzmann para o corpo negro – a intensidade total da radiação emitida por um
corpo negro varia com a quarta potência da sua temperatura absoluta.

I = σ T4, com σ = 5,67x10-8Wm-2K-4.
Intensidade:
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Potencia total da radiação:

P = A σ T4

Ou E = A ΔT σ T4
Corpo negro:

Absorsor perfeito;

Emissor perfeito;

A radiação que emite não depende da sua constituição e forma;

Apresenta uma intensidade máxima de emissão para um comprimento de onda bem
definido, o qual depende da sua temperatura;

A intensidade da sua emissão tende para zero para comprimentos de onda pequenos
e também para comprimentos de onda grandes.
É impossível atingir o zero absoluto.
Corpos reais – I = e
σ T4, sendo e a emissividade.
Lei do deslocamento de Wien – o comprimento de onda a que corresponde a
intensidade máxima da radiação varia inversamente com a temperatura absoluta.
Cor de uma estrela – resulta da intensidade da luz visível emitida nos vários
comprimentos de onda.
Lei zero da termodinâmica – dois corpos em equilíbrio térmico com um terceiro estão
em equilíbrio térmico um com o outro.

Temperatura – propriedade comum a todos os corpos que estão ou podem estar em
equilíbrio térmico entre si.
Balanço energético – energia emitida = energia absorvida. ΔI = I-I’ = e
σ(T4 — r4)
Temperatura da Terra – é estável porque a energia absorvida e emitida é a mesma.
Efeito de estufa – deve-se à reemissão para a superfície terrestre da radiação
infravermelha emitida pela própria Terra; o efeito de estufa é responsável pela
temperatura amena da Terra.

O efeito de estufa impede grandes amplitudes térmicas.
Energia Solar – pode ser aproveitada em colectores solares e em painéis fotovoltaicos.
Transferências de energia por calor:
Ambas são mecanismos de transferência de energia por calor.

Condução térmica (sólidos) – os corpúsculos vibram mas não se deslocam no sólido.

Convecção térmica (líquidos e gases) – os corpúsculos movem se provocando
deslocamento do fluído.
Condução térmica –
Falta a matéria dos colectores solares e dos painéis fotovoltaicos.
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Primeira Lei da Termodinâmica – ΔEint = O (sistema isolado) e ΔEint = Q + R + W
(sistema não isolado). Q> 0, W> 0, A> 0 (energia entra no sistema); Q <0. W <0,R <O
(energia sai do sistema).
Quando entra energia no sistema, seja por trabalho W, seja por calor Q, ou por
radiação R, estes são positivos pois fazem aumentar a energia interna do sistema:
ΔEint> 0
Quando sai energia do sistema, então Q, W ou R são negativos e ΔEint <0.
Se o volume do sistema diminuir, a energia interna do sistema aumentará.
Se o volume do sistema aumentar, a energia interna do sistema diminuirá.
Energia transferida por calor sem mudança de estado – E= mc ΔT sendo c a
capacidade térmica mássica da substância.
A energia transferida para um corpo é proporcional à variação da temperatura do
corpo.
Quanto maior for a capacidade térmica de um corpo menor é a sua vizinhança se
temperatura para a mesma energia transferida.
Energia transferida por calor numa mudança de estado – E= m ΔH, sendo ΔH a
variação de entalpia do sistema.
Transformação irreversível – ocorre apenas num sentido.
Entropia – Medida do grau de desordem de um sistema. Num fenómeno irreversível, a
entropia total aumenta. Maior entropia significa menos energia útil disponível e mais
energia degradada.
Segunda lei da termodinâmica:

A entropia de um sistema isolado como o universo nunca diminui.

- Nos processos espontâneos há diminuição da energia útil.
A entropia de um sistema isolado não pode diminuir.
Nos fenómenos irreversíveis a entropia aumenta.
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