Come i gas serra assorbono la la luce ed il calore. La teoria cinetica molecolare.
Un gas serra è definito come un qualunque composto gassoso che ha la capacità di assorbire le radiazioni infrarosse, intrappolandole e trattenendo all'interno dell'atmosfera il calore da esse prodotto. I gas serra sono responsabili del cosiddetto effetto serra, una delle principali cause del surriscaldamento globale. Come i gas serra assorbono la la luce ed il calore. La teoria cinetica molecolare.
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Quali sono i gas presenti in atmosfera?
L'aria secca è composta da circa il 78% di azoto, il 21% di ossigeno e l'1% di argon. Nell'aria è anche presente vapore acqueo, che costituisce una percentuale compresa tra lo 0,1% e il 4% della troposfera. L'aria calda di solito contiene più vapore acqueo dell'aria fredda.
L'aria contiene anche quantità molto piccole di altri gas, detti gas traccia, comprendenti l'anidride carbonica e il metano. Le concentrazioni di tali gas minori nell'atmosfera sono di solito misurate in parti per milione (ppm).
Ci sono inoltre migliaia di altri gas e particelle (compresi fuliggine e metalli) emessi nell'atmosfera da fonti sia naturali che di origine antropica.
La composizione dell'aria nella troposfera varia continuamente. Alcune delle sostanze presenti nell'aria sono altamente reattive; in altre parole hanno una maggiore propensione ad interagire con altre sostanze per formarne di nuove. Quando alcune di queste sostanze reagiscono con altre, possono formare sostanze inquinanti secondarie nocive per la nostra salute e l'ambiente. Il calore – compreso quello solare – è di solito un catalizzatore che facilita o scatena processi di reazione chimica.
Un gas serra è definito come un qualunque composto gassoso che ha la capacità di assorbire le radiazioni infrarosse, intrappolandole e trattenendo all'interno dell'atmosfera il calore da esse prodotto. I gas serra sono responsabili del cosiddetto effetto serra, una delle principali cause del surriscaldamento globale.
L’emissione dei gas serra sono una preoccupazione in quanto sono in grado di grado di assorbire la radiazione solare: fenomeno chiamato effetto serra.
Quando una molecola di gas assorbe energia, non ha spazio per immagazzinare quell'energia se non in qualche forma di movimento della molecola stessa.
Secondo la teoria cinetica della materia, le molecole sono costantemente in movimento.
La teoria cinetico-molecolare afferma che:
- Tutta la materia è composta da particelle molto piccole chiamate atomi, ioni o molecole;
- Tutte queste piccole particelle sono in costante movimento, anche se a temperatura più fredda di solo moto vibratorio o di traslazione;
- L'energia cinetica delle particelle è funzione dell'energia termica, diretta manifestazione della temperatura;
- Maggiore è il numero di impatti tanto maggiore sarà la pressione e viceversa;
- Quando queste particelle si scontrano, l'energia totale rimane uguale.
Le molecole si muovono più velocemente quando la loro temperatura sale.
Le molecole di gas presenti nell'atmosfera possono assorbire l'energia che passa attraverso l'atmosfera sotto forma di luce visibile (dal sole) o onde elettromagnetiche invisibili (dalla terra). Alcune molecole sono in grado di muoversi in più modi di altre, consentendo loro di assorbire meglio determinati tipi di energia luminosa (o elettromagnetica).
Se osserviamo la struttura chimica di alcuni gas presenti nell'atmosfera, possiamo capire meglio come assorbono l'energia luminosa che passa attraverso l'atmosfera.
Ad esempio l'azoto, presente nell’atmosfera per il 78%.
Le molecole di gas azoto hanno ciascuna due atomi dell'elemento azoto legati insieme per formare una molecola di gas azoto che ha la formula N2 (che significa due atomi di azoto).
Le molecole di gas azoto hanno ciascuna due atomi dell'elemento azoto legati insieme (con un triplo legame) per formare una molecola di azoto (N2).
Poiché la molecola di azoto è semplice, non può fare molto con l'energia luminosa che assorbe. Può ruotare o vibrare solo leggermente. L'ossigeno (O2) agisce più o meno allo stesso modo.
Il vapore acqueo, tuttavia, è una storia diversa. L'acqua (H2O) ha due atomi di idrogeno legati a un singolo atomo di ossigeno. Gli atomi di ossigeno vengono piegati per formare un angolo di 105 gradi.
La molecola d'acqua può torcere, girare, ruotare, piegare, flettere. Poiché l'acqua ha più modi di muoversi, è in grado di assorbire meglio l'energia luminosa.
Il vapore acqueo nell'atmosfera assorbe determinati colori della luce visibile ed assorbe anche parte dell'energia termica sotto forma di luce infrarossa emessa dalla terra. Per questo motivo l'acqua, un gas serra naturale, contribuisce all'assorbimento del calore nell'atmosfera. Purtroppo, come conseguenza del riscaldamento globale, aumenta il vapore acqueo nell'atmosfera e questo, a sua volta, assorbe ancora più calore.
Il sole fornisce il riscaldamento del pianeta Terra attraverso la radiazione solare in varie lunghezze d’onda. L’energia viene re-irradiata dalla superficie terrestre verso lo spazio esterno, fornendo raffreddamento. La radiazione entrante del Sole è compresa nell’intervallo di lunghezze d’onda visibili e vicine all’infrarosso. La radiazione uscente della Terra si trova nello spettro di lunghezza d’onda medio e lungo dell’infrarosso.
I gas a effetto serra forniscono l’effetto serra inibendo il raffreddamento riducendo la radiazione infrarossa in uscita. La radiazione di lunghezza d’onda più corta passa relativamente senza ostacoli dai gas serra per riscaldare la Terra. La Terra re-irradia l’energia nelle radiazioni a onda più lunga che viene assorbita e riattivata dai gas serra, causando il riscaldamento atmosferico.
La molecola dell'anidride carbonica, come la molecola dell'acqua, ha tre atomi. Questi atomi, invece di essere piegati, sono disposti in linea retta.
Molecola di anidride carbonica con i due principali modi vibrazionali che assorbono l'energia infrarossa.
A causa della sua struttura molecolare, l'anidride carbonica sembra essere particolarmente adatta ad assorbire determinate lunghezze d'onda (principalmente la radiazione infrarossa invisibile emessa dalla terra).
L'anidride carbonica lascia passare la luce solare nell'atmosfera ma non fa tornare nello spazio l'energia emessa dalla terra. In questo modo, l'anidride carbonica agisce come un gas serra.
Il metano ha quattro atomi di idrogeno legati a un atomo di carbonio centrale.
Il metano ha diversi modi per vibrare e assorbire le radiazioni. Per questo motivo il metano è una “spugna energetica” che assorbe la luce solare 20 volte rispetto all'anidride carbonica.
I gas serra impediscono però l'irradiazione del calore a onde lunghe nello spazio, assorbendola e rilasciandola a loro volta in tutte le direzioni, anche verso la Terra. In questo modo la superficie terrestre e gli strati inferiori dell'atmosfera si riscaldano.
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Come una serra, la terra riceve energia dal sole. L'atmosfera è come una lastra di vetro trasparente e la maggior parte della luce la attraversa senza essere assorbita.
Senza atmosfera non ci sarebbe nemmeno l'effetto serra: tutto il calore inviato dal sole di giorno, verrebbe disperso per intero nello spazio. Si avrebbero quindi giornate caldissime e nottate polari.
Se la Terra non avesse un'atmosfera cosa accadrebbe?
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