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Composição do Ar


A atmosfera

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A atmosfera é uma mistura dinâmica dos gases que envolvem a Terra. Dois gases, nitrogênio e oxigênio, compõem a maior parte da atmosfera por volume.

Eles são, de fato importante para a manutenção da vida e a condução de um número de processos, perto da superfície da Terra.

Muitos dos chamados “menores gases” (conhecido aqui como “gases de variáveis”) desempenham um papel igualmente importante no sistema Terra.

Estes gases incluem aqueles que têm um impacto significativo sobre o balanço de calor e à disponibilidade de humidade em toda a Terra.

A atmosfera não é uma massa homogénea de gases, mas tem uma estrutura em camadas, tal como definido por mudanças de temperatura verticais.

Composição atmosférica

Dois grandes regiões podem ser identificadas utilizando a composição do ar como um meio para subdividir a atmosfera.

A heterosfera é a mais externa esfera onde os gases são distribuídos em camadas distintas pela gravidade de acordo com seu peso atômico. Estendendo-se desde uma altitude de 80 km (50 milhas), os elementos mais leves (hidrogênio e hélio) são encontrados no nas margens exteriores da atmosfera. Os elementos mais pesados (azoto e oxigénio) são encontradas na base da camada.

O homosfera situa-se entre a superfície da Terra ea heterosfera. Os gases são quase uniformemente misturados através desta camada, mesmo que a densidade diminui com a altura acima da superfície. As únicas exceções é a “camada de ozônio” de 19 a 50 km (12-31 km) e variações de superfície perto de vapor d’água, dióxido de carbono e poluentes do ar.

Gases constantes

Nitrogênio, oxigênio e argônio são chamados de “gases constantes”, porque a sua concentração se manteve praticamente o mesmo para grande parte da história da Terra recente. Nitrogênio (78%) é um gás relativamente inerte produzido principalmente pela atividade vulcânica. É um componente importante da proteína na carne, leite, ovos e os tecidos de plantas, especialmente grãos e membros da família de ervilha. Não podem ser ingeridos diretamente pelo organismos mas disponibilizados para as plantas, e, em seguida, a animais, por compostos no solo. Mais de nitrogênio atmosférico entra no solo por microorganismos fixadores de nitrogênio.

Oxigénio (21%) é importante para processos respiratórias de plantas e animais. É também importante para reações químicas (oxidação) que materiais rochosos degradação química (resistência). Sem oxigênio, as coisas não pode queimar também. Oxigênio livre na atmosfera é um produto da fotossíntese das plantas. As plantas retiram o dióxido de carbono e, no processo de fotossíntese liberam oxigênio.

Argônio (0,93%) é um gás incolor, inodoro gás relativamente inerte, a razão pela qual usar para lâmpadas elétricas, tubos fluorescentes. É usado para formar atmosfera inerte durante a soldagem a arco, e crescimento de cristais de semicondutores.

Gases variáveis

Os chamados “gases variável” são aquelas presentes em quantidades pequenas e variáveis. Estes incluem o dióxido de carbono, metano, ozônio, vapor de água e partículas, entre outros. Mesmo que eles representam uma pequena porção da atmosfera como um todo, eles exercem um grande controle sobre o nosso ambiente.

Gás carbônico

O dióxido de carbono (CO 2) torna-se apenas 0,036% da atmosfera por volume. O dióxido de carbono é essencial para processos fotossintéticos das plantas.

Enormes quantidades de carbono são armazenadas no tecido vegetal, os depósitos de carvão, turfa, petróleo e gás. O dióxido de carbono é absorvido pelas plantas durante a fotossíntese e é combinado com água e de energia para formar hidratos de carbono e oxigénio. Os carboidratos armazenados são utilizados para abastecer a respiração da planta e crescimento. De carbono também são armazenados em rochas de calcário que se formaram pela compactação de carbonato ricos conchas de vida do oceano. Porque vegetação absorve o dióxido de carbono tanto, que muitas vezes se referem às plantas como um “sumidouro” para ele.

O dióxido de carbono na atmosfera varia ao longo do ano, diminuindo um pouco durante o verão como plantas folha para fora, e, em seguida, aumenta durante o inverno como plantas vão dormentes e fotossíntese diminui.

Fonte: www4.uwsp.edu

Composição do Ar

 

Oxigênio

20,95

Gás Proporção em relação ao ar seco (%) Massa Molecular
– M
(Kg / kmol)
Símbolo químico Ponto de Ebulição
Em volume Em peso (K) (O C)

23.20

32,00

O 2

90,2

-182,95    
Nitrogênio 78,09 75.47 28.02 N2 77,4 -195,79
Gás carbônico 0.03 0.046 44.01 CO2 194,7 -78.5
Hidrogênio 0,00005 ~ 0 2.02 H 2 20,3 -252,87
Argão 0,933 1.28 39.94 Ar 84,2 -186
Néon 0,0018 0,0012 20.18 Ne 27,2 -246
Hélio 0,0005 0.00007 4.00 Ele 4.2 -269
Criptônio 0,0001 0,0003 83,8 Kr 119,8 -153,4
Xênon 9 10 -6 0.00004 131,29 Xe 165,1 -108,1

O teor de vapor de água ou de ar varia. A máxima capacidade de transporte de umidade do ar depende principalmente da temperatura

A composição do ar é inalterado até elevação de cerca de 10.000 m

A temperatura média do ar diminui a uma taxa de 0,6 ° C por cada 100 m de altura vertical

“Um Ambiente Padrão” é definida como a pressão equivalente à exercida por uma coluna de 760 milímetros de mercúrio, a 0 ° C o nível do mar e para a gravidade padrão (32,174 pés / s 2)

Outros componentes no ar:

O dióxido de enxofre – SO 2-1,0 partes / milhão (ppm)

Metano – CH 4-2,0 partes / milhão (ppm)

O óxido nitroso – N 2 O – 0,5 partes / milhão (ppm)

Ozônio – O 3 – 0-0,07 partes / milhão (ppm)

O dióxido de nitrogênio – NO 2-0,02 partes / milhão (ppm)

Iodo – I 2-0,01 partes / milhão (ppm)

O monóxido de carbono – CO – 0 a traçar (ppm)

Amônia – NH 3 – 0 para traçar (ppm)

Unidades de pressão comuns, freqüentemente utilizadas como alternativa ao “uma Atmosphere”

76 centímetros (760 milímetros) de mercúrio

29,921 polegadas de mercúrio

10,332 metros de água

406,78 Polegadas de Água

33,899 Pés de Água

14,696 Libra-força por polegada quadrada

2.116,2 libras-força por metro quadrado

1,033 quilogramas-força por centímetro quadrado

101,33 Quilopascal

Fonte: www.engineeringtoolbox.com

Composição do Ar
Componente Símbolo Volume
Nitrogênio N2 78,084% 99,998%
Oxigênio O 2 20,947%
Argão Ar 0,934%
Gás carbônico

CO2

0,033%
Néon Ne 18,2 partes por milhão
Hélio Ele 5,2 partes por milhão
Criptônio Kr 1,1 partes por milhão
O dióxido de enxofre SO 2 1,0 partes por milhão
Metano CH 4 2,0 partes por milhão
Hidrogênio H 2 0,5 partes por milhão
Óxido Nitroso N 2 O 0,5 partes por milhão
Xênon Xe 0,09 partes por milhão
Ozônio O 3 0,07 partes por milhão
O dióxido de nitrogênio NO2 0,02 partes por milhão
Iodo I 2 0,01 partes por milhão
Monóxido de carbono CO traços a 0.000025
Amônia NH3 traços a 0.0000003

A respiração humana

O ar que sai dos pulmões de uma pessoa durante a exalação contém 14% de oxigénio e 4,4% de dióxido de carbono.

Atmosferas com concentração de oxigênio abaixo de 19,5 por cento podem ter efeitos fisiológicos adversos, e ambientes com menos de 16 por cento de oxigênio pode se tornar uma ameaça à vida.

Fonte: mistupid.com

Composição do Ar

AR ATMOSFÉRICO

I – Introdução:

Dada a grande importância do Ar atmosférico, que é utilizado, como comburente, na maioria das reações de combustão que ocorrem nas máquinas térmicas e mais particularmente nos motores de combustão interna automotivos, industriais, marítimos e aeronáuticos (exceto os foguetes), vamos caracterizá-lo como segue:

II – Composição média do Ar Atmosférico seco

egundo os autores W. H. Severns, H. E. Degler e J. C. Miles, no seu trabalho “A produção de energia a vapor Água, Ar e Gases” editada em 1961, temos que a composição do Ar seco, para finalidades práticas é dada por:

AR ATMOSFÉRICO – (seco) Composição média

Componentes % em volume % em peso Massa molecular kg/mol
Oxigênio 20,99 23,19 32,000
Nitrogênio 78,03 75,47 28,016
Argônio 0,94 1,30 39,944
Anidrido Carbônico 0,03 0,04 44,003
Hidrogênio 0,01 0 2,016
AR SECO 100 100 28,967

Ainda, segundo os mesmos autores, todos os constituintes, exceto o oxigênio, podem ser considerados em conjunto, como um gás inerte, cuja massa molecular é 28,200 ao invés de 28,016, que corresponde ao nitrogênio puro. Ou seja aumenta-se a massa em 0,66%, englobando-se assim as frações dos demais gases que compõe o Ar.

Então, para os cálculos, considera-se que o Ar atmosférico seco tem a seguinte composição:

AR ATMOSFÉRICO – (seco) Composição simplificada

Componentes Símbolo % em volume % em peso Massa molecular kg/mol
Oxigênio O2 20,99 23,19 2
Nitrogênio e outros gases N2 79,01 76,81 28,2

Fonte: ftp.demec.ufpr.br

Composição do Ar

Nosso planeta está envolvido por uma camada imensa de gases, a atmosfera. Ela esta ao redor da Terra e é mantida através da atração da gravidade. Possui cerca de 1000 km de espessura.

ATMOSFERA

É a camada de ar que envolve a Terra.

Alguns fatos ilustram esta existência de um espaço que contém ar a partir do solo:

Quando respiramos, retiramos o gás oxigênio desta camada

Quando um avião decola, ele deve ter velocidade suficiente para poder sustentar-se no ar

Quando os aviões a jato, em altas altitudes ficam estabilizados porque estão num nível da atmosfera que há pouca turbulência.

A atmosfera é muito importante para a vida no planeta. Ela ameniza os efeitos da radiação solar sobre a Terra, contribui na manutenção de uma temperatura ideal para o desenvolvimento da vida, impede que nosso planeta seja diretamente atingido por grandes meteoritos.

Camadas da Atmosfera:

A atmosfera possui cinco camadas distintas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e a exosfera.

Não há um limite entre uma camada e outra. Suas características vão mudando gradativamente.

Troposfera

É a camada de ar que vai do solo até aproximadamente 12 km de altura. Nela, há gases poluentes e poeira. É nesta camada que se formam nuvens, ventos, chuva, neve e acontecem trovoadas e raios.

É na troposfera que os seres vivos retiram o gás oxigênio (O2) e produzem o gás carbônico (CO2) para realizar a fotossíntese e liberam o oxigênio.

Estratosfera

É a camada que começa onde termina a troposfera. Quase não há oxigênio, o ar é rarefeito (pouca quantidade de gás oxigênio; as moléculas de ar ficam muito afastadas umas das outras), as temperaturas são em torno de -50ºC, portanto não há vida nessa camada. O gás que é predominante é o nitrogênio (N).

Na estratosfera, não há nuvens, nem tempestades. É nela que aviões a jato navegam.

Há uma camada que envolve a estratosfera, a camada de ozônio. O gás ozônio (O3) é muito importante para o nosso planeta porque ele absorve toda a radiação ultravioleta (raios UV) que chegam à Terra. Os raios UV são prejudiciais à saúde porque em grandes quantidades alteram a constituição das células dos seres vivos, provocando o câncer.

Mesosfera

Possui aproximadamente 80 km e suas temperaturas podem chegar a -120ºC. Nessa camada são feitas as pesquisas meteorológicas através de balões-sonda que atravessam as demais camadas, até chegar à mesosfera.

Termosfera ou Ionosfera

Está a aproximadamente 640 km acima da superfície terrestre. Sua temperatura aumenta com a altitude chegando a 1000ºC.

Nela passam meteoritos (corpos rochosos ou metálicos que vêm do espaço cósmico) que pegam fogo ao entrar na termosfera devido ao atrito com o ar. São as chamadas “estrelas cadentes”. Alguns meteoritos conseguem chegar à superfície da Terra.

Na termosfera, acontecem dois fenômenos: a aurora boreal e a aurora austral.

A aurora boreal e a aurora austral são fenômenos luminescentes, ou seja, que ocorre a emissão de luz. Acontecem na atmosfera dos hemisférios norte e sul.

Neles estão localizados dois pólos magnéticos da Terra. As partículas emitidas pelo Sol interagem com as partículas da termosfera e sob ação do campo magnético terrestre produzem faixas multicoloridas e brilhantes.

Quando este fenômeno acontece no hemisfério norte, chamamos de aurora boreal.

Quando este fenômeno acontece no hemisfério sul, chamamos de aurora austral.

A termosfera também é conhecida como ionosfera porque nela há muitos íons (partículas carregadas eletricamente).

Exosfera

Última camada atmosférica onde o ar é muito rarefeito. Inicia a uma altitude de aproximadamente 500 km e vai até mais de 1000 km de altitude. É o limite da atmosfera e o espaço cósmico ou sideral.

O gás predominante nesta camada é o hidrogênio (H2). Existe grande variação de temperatura, onde durante o dia pode chegar a 2000ºC e à noite cerca de -270ºC.

Ar

Ar é o nome da mistura de gases que compõem a atmosferada Terra. O aré composto principalmente de nitrogênio, oxigênio e argônio, que juntos constituem a maior parte dos gases da atmosfera. Os demais gases incluem gases de efeito estufa como vapor de água, dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e ozônio.

O ar filtrado contém traços de vários outros compostos químicos. Muitas substâncias naturais devem estar presentes em pequenas quantidades em uma amostra de ar não filtrada, incluindo poeira, pólene esporos, cinzas vulcânicas, compostos de flúor, mercúrio metálico e compostos de enxofre como dióxido de enxofre.

O ar atmosférico é formado por vários gases, vapor d água, microorganismos e impurezas (poeira e fuligem).

Observe a tabela a seguir:

GÁS

QUANTIDADE EM %

OXIGÊNIO

21

GASES NOBRES

0,91

NITROGÊNIO

78

GÁS CARBÔNICO

0,03

Observando o gráfico, podemos ver que na atmosfera há vários gases: oxigênio, gases nobres (hélio, neônio, argônio, criptônio, radônio, xenônio), nitrogênio e gás carbônico. Podemos ver a quantidade (percentagem) de cada gás na atmosfera, sendo o nitrogênio em maior quantidade. Estes são os componentes constantes no ar atmosférico.

A quantidade de vapor d água, microorganismos e impurezas dependem de alguns fatores como, por exemplo, o clima, a poluição e os ventos. Então estes são componentes variáveis do ar atmosférico.

O ar atmosférico, alémdos gases expostos acima, tambémcontém grandesquantidades de microorganismos.Muitos são responsáveis por doenças como o tétano, tuberculose e gripe. Alguns não causam doenças e ajudam na decomposição de organismos mortos, na fabricação de antibióticos. Outros, como o bacilo láctico se desenvolve no leite produzindo a coalhada.

Componentes Constantes do Ar

Nitrogênio – É o gás mais abundante do ar (78%). Sua fórmula química é N2, ou seja, uma molécula de nitrogênio é formada por dois átomos de nitrogênio.

Os animais e as plantas não aproveitam o nitrogênio do ar, mas existem alguns seres vivos que conseguem aproveitá-lo e transformá-lo em sais nitrogenados, como os nitratos. Estes seres vivos são as bactérias que vivem em raízes de plantas leguminosas (feijão, soja e ervilha).

O ciclo começa com o gás nitrogênio penetrando no solo. As bactérias o absorvem, transformando em nitratos que são cedidos, em partes para as plantas. Estas plantas utilizam os nitratos para produzir proteínas, que fazem parte do corpo vegetal. Animais herbívoros comem estas plantas adquirindo para si as proteínas.

Animais carnívoros comem os herbívoros, transferindo para eles as suas proteínas. Quando um animal morre é decomposto por bactérias e fungos, que retornam ao solo e mais tarde absorvidos por outra planta. E assim, iniciando o ciclo do nitrogênio novamente.

Oxigênio – Cerca de 21% do ar da atmosfera é de gás oxigênio. Nosso organismo não consegue ficar muito tempo sem respirar. Precisamos do ar atmosférico porque contém oxigênio, responsável para a respiração. O oxigênio atua na “queima” dos alimentos, produzindo energia necessária para o funcionamento dos nossos órgãos assim, eles conseguem se manter em atividade.

Também serve como gás comburente, que alimenta a combustão (queima).

Quando um ser vivo utiliza o gás oxigênio para a respiração damos o nome de seres aeróbicos (plantas e animais).

Quando não usam o gás oxigênio para a respiração ou “queimar” seus alimentos, damos o nome de seres anaeróbicos (algumas bactérias).

O O2 pode, no entanto, causar danos ao homem. Quando entra em contato com o ferro (Fe) provoca a chamada ferrugem, que destrói carros, máquinas portões, navios e etc.

4Fe +3 O2   Composição do Ar 2 Fe2O3

Gás Carbônico – Este gás, com fórmula química CO2, é essencial para a vida dos vegetais na realização da fotossíntese, que produz glicose e energia.
A glicose é armazenada em forma de amido e pode ser utilizada na produção de celulose.

Para a realização da fotossíntese é necessário:

Clorofila (substância de cor verde que absorve energia luminosa)

Luz do Sol

Água

Gás carbônico

Quando há presença de luz solar (absorvida pela clorofila), o gás carbônico do ar e a água do solo retirado pelas raízes é levada até as folhas se transforma em glicose e gás oxigênio. A glicose é usada como fonte de energia ou para fazer outra substância e o oxigênio é liberado para o meio ambiente.

Gases Nobres – Dificilmente se combinam com outras substâncias, por isso são nobres.

São eles: hélio (He), Neônio (Ne), Argônio (Ar), criptônio (Kr), Xenônio (Xe) e Radônio (Rn).

São isolados e utilizados pelo homem:

Em flashes, máquinas fotográficas (Xe)
Em letreiros luminosos (Ne, Kr)
Para encher balões (He)
Em aparelhos utilizados para tratamento de câncer (Rn)
No interior de lâmpadas (Ar).

O gás Hélio é muito leve.

O gás neônio também é chamado de gás-neon. Ele produz luz vermelha e laranja.

O criptônio produz uma luz verde-azulada.

Componentes Variáveis do Ar

Vapor d água – O vapor d água da atmosfera vem da evaporação da água dos mares, rios e lagos; respiração dos seres vivos; transpiração das plantas; evaporação da água do solo e evaporação da água de dejetos (fezes e urina de animais).

Esta umidade (vapor d água) é importante para os seres vivos porque ajuda na formação das nuvens. Em alguns locais, onde há baixa umidade, muitas pessoas apresentam dificuldade na respiração. É o caso da região centro-oeste do Brasil. Nestes casos, é recomendado colocar recipientes com água perto da cama. Isto acontece para que o vapor d água umedeça a mucosa das vias respiratórias (nariz, faringe).

Poeira – é formada por várias partículas sólidas que se depositam nos móveis, utensílios domésticos, estradas, telhados, etc.

Na atmosfera, é possível ver a poeira.

Fumaça – Quem mais produz fumaça com fuligem são as fábricas que não em filtros nas suas chaminés.

A fuligem, que tem cor escura, é formada por substâncias como chumbo (Pb). Causa sérios danos ao aparelho respiratório.

A fumaça que sai de automóveis, ônibus e caminhões contêm dióxido de enxofre (SO2), monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrogênio (NO2) e hidrocarbonetos.

Microorganismos – Estão em grandes quantidades na atmosfera. Muitos são responsáveis por doenças como o tétano, tuberculose e gripe. Alguns não causam doenças e ajudam na decomposição de organismos mortos, na fabricação de antibióticos. Outros, como o bacilo láctico se desenvolve no leite produzindo a coalhada.

Fonte: Departamento de Física da Universidade Federal do Paraná

Composição do Ar

Os componentes do ar atmosférico

O ar atmosférico é o envoltório gasoso da Terra, constituído principalmente de oxigênio e nitrogênio.

Retirando-se do ar o anidrido carbônico e a água nele contida, 78,110% do volume restante cabem ao nitrogênio, 20,953% ao oxigênio, 0,934% ao argônio.

As quantidades de neônio, hélio, criptônio, xenônio, hidrogênio, metano e óxido nitroso somam menos de 0,01% – em proporções individuais que variam de 0,001818 a 0,000050%.

O anidrido carbônico ocupa normalmente 0,01 a 0,1% do volume do ar; a proporção de água pode variar de zero a 7%, e a de ozônio de zero a 0,000007%.

Outros elementos como dióxido de enxofre, dióxido de nitrogênio, amoníaco e óxido de carbono, cuja presença em geral não ultrapassa de limites dificilmente mensuráveis, devem ser considerados como impureza do ar devidas à poluição por industrias e veículos.

O teor de óxido de carbono é mais elevado nas cidades e nas florestas onde apodrecem folhas, do que nos campos abertos.

O anidrido carbônico desempenha papel importante na retenção dos raios infravermelhos da Terra. O peso de um litro de ar, a 0ºC e ao nível do mar, é de 1,2928 grama.

A composição do ar foi determinada pela primeira vez com exatidão por Lavoisier, que aqueceu em recipiente fechado uma quantidade conhecida de ar, em contato com mercúrio; ao cabo de doze dias, o mercúrio absorvera um quino do ar existente e apresentava-se coberto de placas vermelhas; mediante novo aquecimento, Lavoisier fez o mercúrio liberar uma quantidade equivalente de oxigênio.

Entre 1783 e 1785, Cavendish verificou que outras substâncias, além do oxigênio e do nitrogênio, entravam na composição do ar com cerca de 5%.

E Ramsay descobriu, um século mais tarde, a existência de gases raros na composição do ar.

Uma das fontes mais importantes do oxigênio do ar são as plantas, que o repõem durante a noite: esse oxigênio é absorvido pela respiração dos homens e animais, pela oxidação de metais e por diversos tipos de combustão, que têm sido objeto de estudos relativos ao equilíbrio dos elementos químicos da atmosfera.

O ar pode liqüefazer-se por resfriamento a – 193º sob forte pressão, constituindo então um líquido incolor que poder ser conservado por alguns dias em vasos de Dewar (recipientes munidos de duas paredes interiores de prata separadas por vácuo perfeito).

O ar líquido e seus componentes, o nitrogênio e o oxigênio líquidos, obtidos por destilação fracionada, são produtos de grande importância para a indústria e para numerosos ramos de pesquisa.

O nitrogênio líquido, por exemplo, é utilizado na conservação, supercongelamento e transporte de produtos alimentares.

Fonte: www.sosestudante.com

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