O Ar

Muitas são as situações do nosso dia adia em que percebemos a presença de ar. Quando sentimos a brisa suave no nosso rosto, quando o vento sopra forte balançando os galhos das árvores, quando respiramos e sentimos o ar entrando e saindo dos nosso pulmões, estamos percebendo a presença do ar.

Não podemos ver o ar nem tocá-lo. Ele é invisível, incolor (não tem cor) e inodoro (não tem cheiro). Mas existe, tem peso e ocupa espaço.

De que é feito o ar?

A matéria pode se apresentar na natureza no estado sólido, líquido e gasoso. O ar se apresenta no estado gasoso, é uma mistura de gases.  O gás de maior quantidade é o gás nitrogênio ou azoto, que forma cerca de 78% do ar. Isso quer dizer que, em 100 litros de ar, há 78 litros de nitrogênio. Depois vem o oxigênio com cerca de 21%. O 1% restante inclui argônio, o gás carbônico e outros gases. Esta é a proporção de gases no ar seco. Mas normalmente, há também vapor de água (em quantidade variável) e poeira. Certos gases vindos das indústrias ou de outras fontes podem também estar presentes.

 Gás Oxigênio e a Combustão

O gás oxigênio é um gás de importância fundamental para os processos vitais do nosso planeta, utilizado na respiração da maioria dos seres vivos. As algas e as plantas também absorvem oxigênio na respiração, mas, pela fotossíntese, liberam esse gás, possibilitando a sua renovação contínua no ambiente.

A maior parte do oxigênio inspirado é utilizado pelos seres vivos na produção de energia que mantém seus sistemas vitais.

Agora veja a figura.

Se emborcamos um copo sobre uma vela acesa, a chama se apaga. A vela se apaga porque o oxigênio dentro do copo foi gasto durante a queima da vela. O oxigênio é, portanto necessário para a queima da vela. Aliás, ele é necessário para a queima de outros materiais também. O processo de queima é chamado combustão.

Em 1783, o químico francês Antoine Lavoisies (1743-1794) explicou esses fenômenos: na combustão ocorre a combinação do oxigênio com outras substâncias, liberando grande quantidade de calor em curto espaço de tempo.

Quando o motor do carro funciona, por exemplo, a gasolina combina-se com o oxigênio do ar. A gasolina ou a outra substância que está sendo queimada é chamada de combustível, e o oxigênio é chamado de comburente. Comburente é, portanto, a substância que provoca a combustão.

No caso da vela acesa, o comburente é o oxigênio do ar. O combustível é a parafina da vela. Mas, para começar a combustão, é preciso aquecer o combustível. No caso da vela, acendemos o pavio com um fósforo. O calor da chama do pavio aquece a parafina que se combina com o oxigênio e é queimado.

A combustão libera energia química que está armazenada no combustível. Essa energia aparece sob a forma de calor e luz.  Com a energia da combustão o ser humano movimenta veículos a gasolina, a gás, a óleo diesel ou a álcool, e cozinha alimentos no fogão. Essa energia pode ser liberada também em usinas termelétricas, que transformam energia de combustíveis, como o carvão e o petróleo em energia elétrica.

Depois que a vela se queima, sobra um pouco de parafina. Mas a quantidade que sobra é bem menor. Para aonde foi então a parafina que falta?

A combustão transforma o combustível, que no caso é a parafina, em vapor de água e gás carbônico. Ocorre aqui o que se chama de transformação química ou reação química. As substâncias presentes na parafina transformam-se em outras substâncias: o gás carbônico e a água.

 Propriedades do Ar e dos Gases

Uma bexiga cheia de ar tem mais massa que uma bexiga vazia. Por que?

Porque tem mais ar. O ar tem massa e ocupa espaço. Mas, no caso da bexiga, a diferença de massa é bem pequena e só pode ser medida em balanças bem sensíveis.

A diferença de massa é pequena, porque a densidade do ar é relativamente pequena - muito menor, por exemplo, que a densidade da água.

Agora considere esta situação: você sente um cheiro gostoso de bolo ou outra comida vindo da cozinha. Na realidade, você está sentindo o efeito de gases que saíram do alimento e que estimularam certas partes do seu nariz. Isso acontece devido a uma propriedade do ar e de todos os gases: eles tendem a se espalhar, preenchendo todo o espaço disponível. Por isso, os gases que se desprendem do alimento se espalham pela casa.

Compare os gases com os líquidos: quando você despeja um pouco de água numa garrafa, sem enchê-la, a água se deposita no fundo. Ela não ocupa o volume todo da garrafa. Mas, por outro lado, qualquer que seja a quantidade de ar dentro de uma garrafa, ele estará ocupando todo o espaço da garrafa. O ar, e os gases em geral, ocupam todo o volume do recipiente onde estão. É a propriedade da expansibilidade.

Quando sopramos uma bexiga de aniversário, enchendo-a bem, constatamos que a parede do balão fica bem esticada. Isso acontece devido a outra propriedade do ar e dos gases: eles exercem pressão contra a parede do recipiente que ocupam.

A pressão exercida pelo ar na superfície da Terra chama-se pressão atmosférica. Recebe esse nome porque a atmosfera é a camada de ar que envolve o planeta. 

A previsão do tempo

A rádio, a televisão, os jornais e os sites diariamente anunciam a previsão do tempo.

Dentro de certa margem de segurança, ficamos sabendo se vai chover, se vai fazer frio ou calor.

Para facilitar o estudo da atmosfera, os cientistas a dividem em várias camadas.

Troposfera

A troposfera é a camada mais próxima da superfície terrestre. Nela se formam as nuvens e ocorrem as chuvas, os ventos e os relâmpagos.

Na troposfera concentra-se a maior quantidade do gás oxigênio que os seres vivos utilizam na respiração.

Estratosfera

Nessa camada, a umidade (presença de vapor de água) é quase inexistente. Há baixa concentração de gás oxigênio, e o ar, em geral, apresenta-se rarefeito. Na estratosfera encontra-se o gás ozônio (gás cuja, molécula é formada por 3 átomos de oxigênio, O₃). Essa camada filtra os raios ultravioletas do Sol, evitando assim danos aos seres vivos. Na troposfera, porém, o ozônio, quando presente, é considerado um poluente.

Nessa região atmosférica não ocorrem as turbulências provocadas pelos fenômenos meteorológicos, comuns na troposfera; por isso os vôos mais longos e feitos por grandes aviões ocorrem nessa camada.

Mesosfera

É uma camada também rica em gás ozônio. Apresenta baixas temperaturas.

Ionosfera ou termosfera

Nessa camada o ar é muito rarefeito e existem partículas carregadas de eletricidade. Essas partículas possibilitam a transmissão de ondas de rádio e similares a grandes distâncias.

Exosfera

É a ultima camada da atmosfera, isto é, o limite entre nosso planeta e o espaço cósmico. Nessa camada predomina gás hidrogênio. O ar é muito rarefeito e as moléculas de gás "escapam" constantemente para o espaço. É onde costumam ficar os satélites artificiais.

Toda os fatores que influênciam no clima da Terra estão contidos na Troposfera, vamos estudar cada um deles agora.