SIMULAÇÃO E AVALIAÇÃO DO EFEITO ESTUFA A PARTIR DA ADIÇÃO DA CO 2 EM UM SISTEMA FECHADO

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1 1 SIMULAÇÃO E AVALIAÇÃO DO EFEITO ESTUFA A PARTIR DA ADIÇÃO DA CO 2 EM UM SISTEMA FECHADO Diego Oliveira Cordeiro 1 diegoocordeiro@gmail.com Janduir Egito da Silva 1 jaduires@yahoo.com Cláudia Laís Araújo Almeida 2 claudia.lays@gmail.com Jakeline Santos Martins 2 jake-line-martins@hotmail.com 1 Mestrando em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte 2 Graduando em Licenciatura em Química pela Universidade Federal de Campina Grande RESUMO O efeito estufa ocorre através das radiações infravermelhas provenientes do sol, que ao incidir na atmosfera terrestre são emanadas para a alta atmosfera, sendo em parte barrada por uma camada gasosa lá existente, constituída principalmente de dióxido de carbono (CO 2 ), esta absorve parte das radiações refletida da Terra e as devolvem em todas as direções, mantendo assim o planeta aquecido, esse fenômeno em condições normais é indispensável para vida no planeta. Neste artigo tem como objetivo criar um sistema para simular e avaliar o fenômeno do efeito estufa, através da comparação entre as variações de temperatura em um sistema, com e sem a adição CO 2, em períodos de tempo de 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 minutos. Nos períodos entre 0 e 30 minutos, as análises são feitas com a lâmpada ligada, desta forma foi possível simular a absorção do calor da Terra durante o dia. Já nos períodos de tempo compreendidos entre 30 e 45 minutos, a análise foi realizada com a lâmpada desligada, dessa forma é possível simular a conservação de calor da Terra durante a noite. O experimento foi dividido em 2 etapas, sendo que na primeira etapa, a variação da temperatura no recipiente transparente ocorre sem a adição de CO 2 no sistema, Com base nos resultados obtidos, foi observado que há um aumento na temperatura do sistema quando é adicionado dióxido de carbono ao mesmo, como também a perca de calor é menos efetiva no momento que o sistema parar de receber energia externa. Dessa forma, o referido experimento auxiliou com êxito a simulação da comprovação da influência do gás dióxido de carbono nas variações de temperatura de um sistema. Palavras-chaves: efeito estufa, experimentação, dióxido de carbono.

2 2 INTRODUÇÃO Nos últimos anos do século XX, se iniciou uma preocupação cada vez mais crescente envolvendo dois fatores primordiais para o desenvolvimento e manutenção da vida humana morderna. Estes fatores são: meio ambiente e energia, que em muitos casos transparece caminhar em lados opostos, visto que para produzir energia se faz necessário modificar o meio ambiente ou consumir reservas naturais como o petróleo, gás natural e carvão mineral (VICHI, 2009; GONÇALVES e NOGUEIRA, 2007.). O consumo crescente de energias não renováveis vem causando sérios desequilíbrios ambientais, que são perceptíveis até mesmo por cidadãos comuns. Sendo frequentes os noticiários sobre a temática na mídia. Um dos problemas ambientais de grande preocupação por parte de ambientalistas é o chamado desequilíbrio do efeito estufa. Esse fenômeno acontece através da absorção da radiação eletromagnética na faixa do infravermelho emitido pelo sol, e absorvida pelos gases presentes na atmosfera terrestre, que implica em um aumento nos movimentos rotacionais e vibracionais das moléculas, que consequentemente passam a emitir a radiação que foi absorvida. Dessa forma, as moléculas vizinhas irão absorver e emitir estas radiações, ocasionando um feito em cadeia, espalhando a radiação por todas as direções da atmosfera terrestre, estabilizando o clima da terra em uma temperatura mais quente do que seria com a falta da atmosfera (TOLENTINO 1998). Nem todos os gases presentes na atmosfera são causadores do efeito estufa. Esse fenômeno é causado pelos gases: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2 ), metano (CH 4 ), óxido nitroso (N 2 O), óxidos de nitrogênio (NO x ), clorofluorcarbonetos (CFCs), hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs), hexafluoretos de enxofre (SF 6 ) e água presente na atmosfera [H 2 O (l) ] (MENDONÇA 2000).

3 3 Dentre os gases citados, o dióxido de carbono é o que mais preocupa a comunidade científica, no que se refere ao agravamento do efeito estufa, visto que é o gás mais produzido em decorrência das atividades antropogênicas, e que tais atividades são responsáveis pela maior parte da concentração de CO 2 na atmosfera (TOLENTINO 1998). Grande parte do CO 2 emitido pela ação do homem é proveniente de motores alimentados por combustíveis fósseis, geralmente veículos de transporte, que descarrega diariamente toneladas de dióxidos de carbono na atmosfera (GONÇALVES e NOGUEIRA, 2007). Este trabalho tem como objetivo criar um sistema experimental a partir de materiais alternativos e laboratoriais para simular e avaliar o fenômeno do efeito estufa, através da comparação entre as variações do aumento da temperatura em um sistema, com e sem a adição CO 2 em diferentes períodos de tempo. METODOLOGIA Para esse experimento foram utilizados os seguintes equipamentos: 1 Kitassato de 1L, 1 rolha, 1 lâmpada de 60W com tomada, mangueira de silicone, 1 termômetro, 1 pipeta graduada de 10 ml, 1 chave inglesa, 1 recipiente de vidro transparente com tampa, 1 pedaço de isopor. Os reagentes utilizados foram: ácido clorídrico concentrado e sal bicarbonato de sódio. Inicialmente foi montado o sistema, na qual o kitassato é ligado ao recipiente de vidro (representa a terra) através de uma mangueira de silicone. Na tampa do recipiente foi colocado isopor para ajudar na fixação do termômetro e reduzir as trocas de calor com a vizinhança, visto que o isopor é um bom isolante térmico. O sistema foi aquecido por uma lâmpada de 60W (representa o sol).

4 4 Figura 1 - Esquema do sistema montado para experimento, sendo que: 1 Kitassato, 2 pipeta, 3 recipiente de vidro transparente, 4 a lâmpada de 60 W, 5 termômetro. O aquecimento do recipiente pela lâmpada ocorreu de maneira constante. Foi registrada variação de temperatura entre os períodos 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 minutos, sendo que, nos períodos entre 0 e 30 minutos a lâmpada do sistema estava ligada para simular a absorção de calor da Terra durante o dia, já nos períodos de 30 a 45 minutos, a lâmpada foi desligada para simular a conservação de calor da Terra durante a noite. O procedimento do experimento foi dividido em 2 etapas, sendo que a primeira etapa, a variação da temperatura no recipiente transparente ocorre sem a adição de CO 2 no sistema. Na segunda etapa (sobre adição de CO 2 no sistema), com auxilio de uma pipeta, foi adicionado 6 ml de ácido clorídrico concentrado em 3 g de sal bicarbonato de sódio presente no Kitassato. A reação entre esses reagentes produziu dióxido de carbono que se expandiu para o recipiente de vidro através da mangueira de silicone. A mangueira é fechada utilizando uma chave inglesa,

5 5 para não ocorrer retorno do CO 2 para o kitassato quando o recipiente começar a absorver calor. Figura 2 - foto do experimento em execução. RESULTADOS E DISCUSSÕES Como foi descrito na metodologia, a primeira etapa ocorreu sem a adição do CO 2 no sistema, dessa forma o aquecimento do sistema ocorreu através da emissão de radiação e de calor pela lâmpada em contado com as moléculas já presentes na atmosfera do ambiente. Essa elevação de temperatura demonstrou que o ar atmosférico possui uma quantidade significativa de moléculas que provocam o efeito estufa.

6 Temperatura (C ) 6 Para a obtenção de CO 2, reagiu-se 3 gramas de bicarbonato de sódio com 6 ml de ácido clorídrico concentrado, numa razão de um mol de reagentes para produtos, conforme demonstrado na equação química balanceada abaixo: NaHCO 3(s) + HCl (aq) H 2 O (l) + NaCl (s) + CO 2(g) Eq 01 Após a reação química se processar, as moléculas de CO 2 migram espontaneamente para o recipiente 5, descrito na figura 1. Estas moléculas ao absorver calor e radiação emitidos pela lâmpada passam do estado fundamental para o estado excitado. Quando as moléculas retornam ao seu estado fundamental, libera a energia absolvida e outras moléculas ao redor absorvem essa energia, acarretando em uma reação em cadeia. Esta repetição de absorção e emissão de calor e radiação das moléculas ocasiona um aumento maior na temperatura ao adicionar calor e uma menor variação da temperatura em ambientes onde não existem fontes de energia térmica externa para provocar aquecimento. Esse comportamento foi observado no Gráfico Sem CO 2 Com CO Período de tempo (minutos)

7 7 Gráfico 1. Variação da temperatura (Cº) em diferentes períodos de tempo minutos no sistema com CO 2 e sem CO 2. O Gráfico acima foi obtido através dos resultados das temperaturas medidas em períodos de cinco minutos. A linha de coloração preta representa a experimentação feita sem a adição de dióxido de carbono no recipiente (etapa 1), já a linha de coloração vermelha se refere a experimentação feita com a adição de dióxido de carbono (etapa 2). Com base no gráfico 1, é possível observar que na medida em que aumenta o período de tempo, as distâncias entre os valores das temperaturas das duas etapas se tornam maiores. Esse aumento ocorre até o período de 20 minutos, que são quando os sistemas começam a ficar estáveis e o aumento da temperatura se torna muito pequeno. Ou seja, até o período de 20 minutos, a absorção do calor e da radiação entre as moléculas se torna mais efetivo no sistema com a maior concentração de CO 2. Dessa forma, o sistema se estabiliza em temperaturas maiores em comparação aos sistemas com menos gases efeito estufa. No período referente a 30 minutos foi desligada a lâmpada, para fins de avaliar o quanto de energia térmica os dois sistemas podem conservar sem a adição externa de calor e radiação, ou seja, avaliar a perca de energia térmica no sistema como e sem adição de CO 2. Foi observado que a partir de 30 minutos a perca de energia é menor para o sistema que foi adicionado dióxido de carbono em comparação a etapa. A absorção e emissão de energia entre as moléculas que provocam o efeito estufa ajudam a conservar o calor e manter a temperatura mais estável, semelhantemente acontece com o planeta Terra, sem os gases do efeito estufa, a Terra seria mais fria e a variação de temperatura entre o dia e a noite seria bem maior.

8 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS Como base nos resultados, o seguinte experimento teve êxito para comprovar a influência do gás dióxido de carbono no aumento da temperatura de um sistema, como também na conservação do calor desse sistema em momentos onde não existe energia proveniente de fontes externas. Dessa forma, foi comprovado que ao adicionar CO 2 no sistema: a aceleração da temperatura ocorre mais rapidamente, a estabilidade ocorre em temperaturas maiores e a perca de calor diminui no momento que o sistema parar de receber energia externa. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS GONÇALVES, Maria.; NOGUEIRA, Reinalto.; O Efeito Estufa Pode Ser Reduzido com a Produção e a Utilização do Biodiesel? Revista Processos Químicos, 2007 MENDONÇA, Mário.; O Efeito Estufa e O Setor Energético Brasileiro. ISSN , Nº 719, Rio de Janeiro, abril de VICHI, Flavio.; MANSOR, Maria. Energia, Meio Ambiente e Economia: O Brasil no Contexto Mundial. Quim. Nova, Vol. 32, No. 3, , 2009 TOLETINO, Mario.; ROCHA-FILHO, Romeu.; A Química no Efeito Estufa. Química Nova Na Escola, N 8, NOVEMBRO 1998.