Termodinâmica I · Episódio 12

O planeta onde o chumbo derrete

Irradiação, efeito estufa e balanço térmico

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 121 / 19

O caso

Termômetros da Terra e de Vênus com a energia absorvida por cada um

Vênus: 12 104 km de diâmetro · 0,72 UA do Sol
superfície a 467 °C · chumbo funde a 327,5 °C
ar: 93 vezes a pressão da Terra, quase só
absorve 157 · Terra absorve 238

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 122 / 19

O caso

Vênus: 12 104 km de diâmetro · 0,72 UA do Sol
superfície a 467 °C · chumbo funde a 327,5 °C
ar: 93 vezes a pressão da Terra, quase só
absorve 157 · Terra absorve 238

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 122 / 19

O caso

Vênus: 12 104 km de diâmetro · 0,72 UA do Sol
superfície a 467 °C · chumbo funde a 327,5 °C
ar: 93 vezes a pressão da Terra, quase só
absorve 157 · Terra absorve 238

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 122 / 19

O caso

Vênus: 12 104 km de diâmetro · 0,72 UA do Sol
superfície a 467 °C · chumbo funde a 327,5 °C
ar: 93 vezes a pressão da Terra, quase só
absorve 157 · Terra absorve 238

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 122 / 19

Pergunta do episódio

Como Vênus absorve menos que a Terra e ferve 450 graus a mais?

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 123 / 19

Conceito 1 — Radiação atravessa o vácuo

Condução, convecção e radiação lado a lado; só a última cruza o vazio

radiação: onda eletromagnética · dispensa meio
todo corpo acima de 0 K irradia
sai em todas as direções · ✗ "o calor sobe"

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 124 / 19

Conceito 1 — Radiação atravessa o vácuo

radiação: onda eletromagnética · dispensa meio
todo corpo acima de 0 K irradia
sai em todas as direções · ✗ "o calor sobe"

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 124 / 19

Conceito 1 — Radiação atravessa o vácuo

radiação: onda eletromagnética · dispensa meio
todo corpo acima de 0 K irradia
sai em todas as direções · ✗ "o calor sobe"

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 124 / 19

Exemplo resolvido — do Sol até aqui

Luz percorre 150 milhões de km de vácuo a 300 000 km/s

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

distância em km, velocidade em km/s · cerca de 8,3 min

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 125 / 19

Exemplo resolvido — do Sol até aqui

Luz percorre 150 milhões de km de vácuo a 300 000 km/s

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

distância em km, velocidade em km/s · cerca de 8,3 min

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 125 / 19

Exemplo resolvido — do Sol até aqui

Luz percorre 150 milhões de km de vácuo a 300 000 km/s

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

distância em km, velocidade em km/s · cerca de 8,3 min

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 125 / 19

Conceito 2 — Mais quente, mais irradia

Gelo, ferro e brasa: a barra de potência cresce mais que a temperatura

quente → irradia mais e em onda mais curta
brasa: vermelho → laranja → branco
Stefan-Boltzmann: , em kelvin (fora do ENEM)

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 126 / 19

Conceito 2 — Mais quente, mais irradia

quente → irradia mais e em onda mais curta
brasa: vermelho → laranja → branco
Stefan-Boltzmann: , em kelvin (fora do ENEM)

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 126 / 19

Conceito 2 — Mais quente, mais irradia

quente → irradia mais e em onda mais curta
brasa: vermelho → laranja → branco
Stefan-Boltzmann: , em kelvin (fora do ENEM)

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 126 / 19

Exemplo resolvido — dobrar o kelvin

Mesmo corpo passa de 300 K para 600 K

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

16 vezes mais potência por metro quadrado

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 127 / 19

Exemplo resolvido — dobrar o kelvin

Mesmo corpo passa de 300 K para 600 K

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

16 vezes mais potência por metro quadrado

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 127 / 19

Exemplo resolvido — dobrar o kelvin

Mesmo corpo passa de 300 K para 600 K

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

16 vezes mais potência por metro quadrado

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 127 / 19

Conceito 3 — Albedo

Cubo claro devolve muita luz; cubo escuro guarda quase toda

albedo: fração refletida (0 a 1)
fração absorvida: · escuro absorve mais
Terra 0,30 · Vênus 0,76 (nuvens ácidas)

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 128 / 19

Conceito 3 — Albedo

albedo: fração refletida (0 a 1)
fração absorvida: · escuro absorve mais
Terra 0,30 · Vênus 0,76 (nuvens ácidas)

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 128 / 19

Conceito 3 — Albedo

albedo: fração refletida (0 a 1)
fração absorvida: · escuro absorve mais
Terra 0,30 · Vênus 0,76 (nuvens ácidas)

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 128 / 19

Exemplo resolvido — o que a Terra absorve

Disco iluminado e esfera inteira: área quatro vezes maior

: no topo · : albedo 0,30 · : absorvido

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 129 / 19

Exemplo resolvido — o que a Terra absorve

: no topo · : albedo 0,30 · : absorvido

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 129 / 19

Exemplo resolvido — o que a Terra absorve

: no topo · : albedo 0,30 · : absorvido

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 129 / 19

Conceito 4 — O balanço

Barra de entrada e barra de saída iguais; termômetro parado

entra luz absorvida: positivo · sai infravermelho: negativo
equilíbrio: entra o que sai ·
planeta não isolado: troca o tempo todo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1210 / 19

Conceito 4 — O balanço

entra luz absorvida: positivo · sai infravermelho: negativo
equilíbrio: entra o que sai ·
planeta não isolado: troca o tempo todo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1210 / 19

Conceito 4 — O balanço

entra luz absorvida: positivo · sai infravermelho: negativo
equilíbrio: entra o que sai ·
planeta não isolado: troca o tempo todo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1210 / 19

Exemplo resolvido — Terra sem cobertor

Superfície devolve direto ao espaço os ·

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de −18 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1211 / 19

Exemplo resolvido — Terra sem cobertor

Superfície devolve direto ao espaço os ·

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de −18 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1211 / 19

Exemplo resolvido — Terra sem cobertor

Superfície devolve direto ao espaço os ·

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de −18 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1211 / 19

Conceito 5 — Efeito estufa

Luz visível desce livre; parte do infravermelho do chão volta

ar: transparente ao visível · opaco a parte do infravermelho
, , devolvem infravermelho ao chão
cobertor: não aquece, freia a saída · ✗ não é poluição; o excesso é

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1212 / 19

Conceito 5 — Efeito estufa

ar: transparente ao visível · opaco a parte do infravermelho
, , devolvem infravermelho ao chão
cobertor: não aquece, freia a saída · ✗ não é poluição; o excesso é

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1212 / 19

Conceito 5 — Efeito estufa

ar: transparente ao visível · opaco a parte do infravermelho
, , devolvem infravermelho ao chão
cobertor: não aquece, freia a saída · ✗ não é poluição; o excesso é

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1212 / 19

Exemplo resolvido — espessura do cobertor

Terra: 15 °C real · −18 °C sem efeito estufa · : o cobertor

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1213 / 19

Exemplo resolvido — espessura do cobertor

Terra: 15 °C real · −18 °C sem efeito estufa · : o cobertor

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1213 / 19

Exemplo resolvido — espessura do cobertor

Terra: 15 °C real · −18 °C sem efeito estufa · : o cobertor

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1213 / 19

Conceito 6 — Vênus, cobertor extremo

Coluna curta da Terra e coluna longa de Vênus, com chumbo e Mercúrio marcados

sem estufa: −44 °C · real: 467 °C, ou 740 K
93 atm de : infravermelho quase não escapa
Mercúrio, mais perto: 430 °C de dia · −180 °C à noite

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1214 / 19

Conceito 6 — Vênus, cobertor extremo

sem estufa: −44 °C · real: 467 °C, ou 740 K
93 atm de : infravermelho quase não escapa
Mercúrio, mais perto: 430 °C de dia · −180 °C à noite

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1214 / 19

Conceito 6 — Vênus, cobertor extremo

sem estufa: −44 °C · real: 467 °C, ou 740 K
93 atm de : infravermelho quase não escapa
Mercúrio, mais perto: 430 °C de dia · −180 °C à noite

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1214 / 19

Exemplo resolvido — o cobertor de Vênus

Vênus: 467 °C real · −44 °C sem efeito estufa · : o cobertor

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 15 vezes o da Terra

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1215 / 19

Exemplo resolvido — o cobertor de Vênus

Vênus: 467 °C real · −44 °C sem efeito estufa · : o cobertor

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 15 vezes o da Terra

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1215 / 19

Exemplo resolvido — o cobertor de Vênus

Vênus: 467 °C real · −44 °C sem efeito estufa · : o cobertor

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 15 vezes o da Terra

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1215 / 19

Radar ENEM

Garrafa térmica em corte: vácuo, espelho e tampa, cada um bloqueando um caminho

✗ "mais perto do Sol, mais quente" → ✓ albedo + atmosfera
✗ "sem atmosfera, Vênus esfria" → ✓ −44 °C só sem estufa
✗ "estufa é poluição" → ✓ sem ela, −18 °C
✗ °C em → ✓ kelvin
✗ esquecer o 4 ou o albedo → ✓

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1216 / 19

Radar ENEM

✗ "mais perto do Sol, mais quente" → ✓ albedo + atmosfera
✗ "sem atmosfera, Vênus esfria" → ✓ −44 °C só sem estufa
✗ "estufa é poluição" → ✓ sem ela, −18 °C
✗ °C em → ✓ kelvin
✗ esquecer o 4 ou o albedo → ✓

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1216 / 19

Radar ENEM

✗ "mais perto do Sol, mais quente" → ✓ albedo + atmosfera
✗ "sem atmosfera, Vênus esfria" → ✓ −44 °C só sem estufa
✗ "estufa é poluição" → ✓ sem ela, −18 °C
✗ °C em → ✓ kelvin
✗ esquecer o 4 ou o albedo → ✓

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1216 / 19

Radar ENEM

✗ "mais perto do Sol, mais quente" → ✓ albedo + atmosfera
✗ "sem atmosfera, Vênus esfria" → ✓ −44 °C só sem estufa
✗ "estufa é poluição" → ✓ sem ela, −18 °C
✗ °C em → ✓ kelvin
✗ esquecer o 4 ou o albedo → ✓

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1216 / 19

Radar ENEM

✗ "mais perto do Sol, mais quente" → ✓ albedo + atmosfera
✗ "sem atmosfera, Vênus esfria" → ✓ −44 °C só sem estufa
✗ "estufa é poluição" → ✓ sem ela, −18 °C
✗ °C em → ✓ kelvin
✗ esquecer o 4 ou o albedo → ✓

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 1216 / 19

Resumo em cinco peças