Propriedades do ar atmosférico: composição, características gerais, resumo

Sem a presença do ar atmosférica não seria possível a vida em nosso planeta. A existência de seres vivos em nosso planeta só é possível graças a composição do ar e suas propriedades.

Com certeza as mais diversas propriedades do ar atmosférico estão presente nas mais diversas situações e nem nos damos conta. Tanto as pessoas na rua como um mergulhador estão respirando. Há ar contido nos pneus do carro e no tanque do mergulhador. Mas será que a quantidade e a composição do ar nesses objetos é a mesma?

Composição do ar atmosférico

O ar atmosférico é a camada gasosa que envolve a Terra. É composto por uma mistura de gases, vapor de água, e impurezas como fuligens e até micro-organismos. Os gases que compões a atmosfera são: nitrogênio, oxigênio, argônio, gás carbônico e outros em menores quantidades.

A composição do ar pode variar dependendo da região e da altitude. Veja o vídeo abaixo com as propriedades, composição e principais caraterísticas da atmosfera terrestre.

Sabemos que os pneus dos carros murcham com o uso. O que deve ser feito então? Uma atitude recomendada é calibrar frequentemente os pneus dos automóveis.

Você sabe o que isso significa? Calibrar os pneus está relacionado a uma propriedade muito importante do ar: a sua capacidade de exercer pressão. Como o ar exerce pressão?

O ar é matéria

Você já sabe que o ar é uma mistura de vários gases e que ele não se distribui de maneira igual na atmosfera. Você também sabe que uma das maneiras de evidenciarmos a existência do ar é verificar que ele ocupa certo volume.

De uma forma muito simples, podemos dizer que matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa um lugar no espaço. Toda matéria é formada por átomos, que podem se unir formando moléculas. Como o ar é uma mistura de moléculas de diferentes gases, ele ocupa lugar no espaço e tem massa.

Isso pode ser verificado usando uma bola de futebol e uma balança de precisão, da seguinte maneira: inicialmente colocamos a bola murcha sobre a balança e anotamos o valor da massa indicada.

A seguir, enchemos a bola com ar e a colocamos novamente sobre a balança, anotando o novo valor.

A diferença entre os dois valores obtidos corresponde à massa de ar que foi colocada no interior da bola.

Há uma experiência simples que pode ser feita com duas bexigas e um cabide de roupas, como mostrado na figura abaixo.

Veja também:

• Poluição do Ar
• Composição e camadas do ar atmosférico

O ar oferece resistência

Uma maneira simples de verificar que o ar oferece resistência é deixar cair uma folha de papel aberta. Observando a folha, você pode perceber a resistência oferecida pelo ar. Se a mesma folha de papel fosse amassada, formando uma bolinha, e fosse solta nas mesmas condições da folha aberta, veríamos que ela cairia mais rapidamente.

Esse experimento permite concluir que, quanto maior a superfície do objeto, maior a resistência do ar. Isso pode ser confirmado observando um paraquedista.

Antes de abrir o paraquedas, a velocidade da queda é muito maior. Com o paraquedas aberto, aumenta a superfície em contato com o ar, o que aumenta a resistência do ar; consequentemente a velocidade na queda é menor.

O conhecimento sobre a resistência do ar tem de ser considerado nos projetos e na construção de carros e aviões. Esses veículos devem apresentar uma forma adequada para sofrer menor resistência do ar (forma aerodinâmica).

Elasticidade do ar – expansão e contração

Usando uma seringa plástica descartável sem agulha e sem uso, você pode verificar que o ar sofre contração e expansão.

Se pressionarmos e depois soltarmos o êmbolo, as moléculas tendem a se afastar, isto é, o ar se expande. Essa expansão ocorre até o ar ocupar o volume igual ao inicial. A propriedade do ar de sofrer compressão ou expansão é denominada elasticidade.

A elasticidade do ar também pode ser facilmente observada aquecendo ou resfriando o ar. Para verificar esse fato, podemos realizar o experimento explicado abaixo.

Inicialmente, coloca-se uma bexiga vazia na boca de uma garrafa plástica vazia. Depois, a garrafa com a bexiga é colocada em um recipiente contendo água quente, durante algum tempo.

Podemos observar que o volume da bexiga aumentou. Isso indica que o aumento da temperatura provocou a expansão do ar

Ao retirar a garrafa com a bexiga do recipiente contendo água quente e co-locando-a em um recipiente contendo água fria, nota-se que a bexiga murcha, isto é, diminui o seu volume. Com isso conclui-se que a redução da temperatura provoca a contração do ar.

Pressão do ar

A atmosfera é formada por moléculas de diferentes gases e estão em constante movimento. Esses gases chocam-se continuamente uns com os outros e contra todas as superfícies com as quais estão em contato, aplicando força sobre elas. O conjunto dessas forças é a chamada pressão atmosférica.

A existência da pressão atmosférica pode ser evidenciada pela realização do seguinte experimento: sobre um copo cheio com água até a borda é colocada uma folha de papel. A seguir, o copo é invertido.

Por incrível que pareça, a água não cai, porque algo a está segurando ali, junto ao papel. Como só há ar ao redor do papel, é a pressão atmosférica exercida pelo ar na folha que segura a água. Assim, conclui-se que a pressão atmosférica é maior que a pressão exercida pela água dentro do copo.

Variando a pressão

No dia a dia, podemos verificar variações da pressão do ar. Quando pressionamos um desentupidor de pia contra uma superfície dura e lisa, como uma parede, ocorre a saída de uma parte do ar contido no interior do desentupidor.

Com a diminuição da quantidade de ar dentro do desentupidor, a pressão interna passa a ser menor que a externa. Dessa forma, o desentupidor fica preso na parede.

Quando alguém estiver bebendo refrigerante com um canudinho e disser que está “chupando” o líquido, explique à pessoa o que de fato está acontecendo.

O movimento dos músculos da boca retira o ar do interior do canudinho, diminuindo a pressão interna no canudo e na boca. Dessa forma, a pressão atmosférica exercida sobre a superfície do líquido o empurra pelo canudinho até a boca.

Você já sabe que o ar não se distribui de maneira uniforme pela atmosfera terrestre e que a maior quantidade de ar é encontrada ao nível do mar.

Nessa região, onde existe um maior número de moléculas de gás, a pressão é maior que em regiões elevadas, onde o ar é mais rarefeito.

À medida que nos deslocamos para altitudes maiores, a quantidade de ar diminui, o ar vai se tornando mais rarefeito e, por isso, a pressão vai diminuindo. Assim, quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica.

Foi atribuído o valor de uma atmosfera (1 atmosfera ou 1 atm) à pressão que o ar exerce ao nível do mar.

A medida da pressão atmosférica

A pressão atmosférica pode ser determinada com o auxílio de um tubo de vidro contendo mercúrio. O primeiro cientista a determinar o valor da pressão atmosférica ao nível do mar foi o físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647), em 1643.

Ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é maior, Torricelli colocou um tubo de vidro de 1 m de comprimento, completamente preenchido por mercúrio (Hg), em uma cuba contendo o mesmo líquido. Ele verificou que o nível de mercúrio no interior do tubo diminuiu até se estabilizar em 76 cm de altura.

Assim, concluímos que, ao nível do mar, a pressão exercida por uma coluna de mercúrio cuja altura é de 76 cm equivale a uma atmosfera e é chamada de pressão atmosférica normal.

1 atm = 76 cmHg

Uma aplicação importante do conhecimento da pressão atmosférica é na aviação. As cabines dos aviões comerciais são pressurizadas, isto é, a pressão no seu interior é praticamente igual à do local de onde o avião decolou.

Esses aviões voam a uma altitude aproximada de 10 quilômetros acima do nível do mar, onde a pressão externa (atmosférica) é muito menor que a pressão interna do avião.

Caso ocorra a quebra de uma janela ou a abertura de uma porta, ocorrerá a despressurização, e objetos ou passageiros que não estiverem presos poderão ser lançados para fora do avião, pois a pressão interna é maior que a externa e elas tendem a se igualar.

A experiência de Magdeburg

Em 1664, o cientista Otto von Guericke, prefeito da cidade alemã de Magdeburg, demonstrou a intensidade da pressão atmosférica.

Ele usou dois hemisférios de metal, encaixados e presos por uma junta hermética, compondo uma esfera oca. Depois que se extraiu o ar do interior da esfera, foram necessários dezesseis cavalos para separar os hemisférios.

Assim como no exemplo do desentupidor de pia, quando o ar foi retirado da esfera, a pressão interna passou a ser menor que a externa (pressão atmosférica), demandando muita força para separar os dois hemisférios.

Medindo a pressão

Para medir a pressão atmosférica, utiliza-se um aparelho chamado barômetro, inventado por Evangelista Torricelli.

Os barômetros mais comuns hoje são os chamados aneroides (do grego a = ausência; neros = líquido; oide = forma). A graduação desses barômetros é igual à do barômetro de mercúrio criado por Torricelli.

Barômetros são importantes para prever mudanças no clima.

Para medir a pressão do ar em um recipiente fechado, como no interior de um pneu de automóvel, usamos um aparelho chamado manômetro, ou ainda um calibrador automático, comumente encontrado em postos de combustíveis.

Os pneus devem ter uma quantidade de ar adequada no seu interior, ou seja, uma pressão apropriada, recomendada pelo fabricante. Calibrar regularmente os pneus, significa mantê-los com a pressão adequada. A calibragem dos pneus evita que eles se desgastem em um tempo menor e diminui o consumo de combustível, além de melhorar a segurança do automóvel.

Vento: Ar em movimento

Não vemos diretamente o ar, mas podemos sentir e visualizar os seus efeitos.

O vento é o deslocamento de uma grande massa de ar em uma determinada direção. Isso ocorre sempre de uma região da superfície terrestre de maior pressão para uma de menor pressão.

A diferença de pressão entre duas regiões está relacionada principalmente com a diferença de temperatura entre elas. Isso pode ser entendido estudando-se os sentidos dos ventos que ocorrem nas regiões litorâneas., durante o dia e a noite.

Durante o dia, o Sol aquece tanto o continente (a areia da praia) como a água do mar, porém a parte do continente (a areia) se aquece mais rapidamente.

Assim, o ar que está sobre essa região do continente se aquece, expande-se e sobe, provocando uma diminuição da pressão no local. O ar que está sobre o mar, mais frio e com maior pressão, desloca-se para o continente.

Durante a noite, essa região do continente (a areia) perde calor mais rapidamente do que a água do mar. Agora o ar sobre o continente está mais frio, com maior pressão, e se desloca em direção ao mar.

Aproveitando o vento

Há muito tempo, o ser humano vem aproveitando a capacidade que o vento tem de movimentar corpos, ou seja, de realizar trabalho. É a chamada energia eólica, que tem sido usada para os mais variados fins: prática de esportes, transportes e até geração de energia elétrica,

Outro exemplo da utilização da energia eólica são os moinhos de vento. Os primeiros moinhos de vento foram criados aproximadamente no século X a.C. no Oriente Médio.

O vento movimenta as pás do moinho e esse movimento é transferido por meio de engrenagens para uma pedra circular que pode ser usada para triturar grãos. Os moinhos de vento podem ainda acionar bombas de água. Eles transformam a energia eólica em energia mecânica.

Resumo da aula Propriedades do ar atmosférico – características gerais

• O conceito de matéria.
• Massa e peso.
• Resistência do ar.
• Os fenômenos de expansão e contração do ar.
• A relação da pressão do ar com a pressão atmosférica. Medida da pressão atmosférica.
• A relação da pressão atmosférica com a altitude.
• O vento e seus usos.

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Bibliografia

Poluição do ar como fator de risco para a saúde  <acessado em 11 de janeiro de 2021>