O efeito estufa e a segunda lei da termodinâmica
O que a ciência diz...
A 2a. lei da termodinâmica é consistente com o efeito estufa, que é observado diretamente.
A segunda lei da termodinâmica contradiz a teoria do efeito estufa
"O efeito estufa atmosférico, uma ideia que muitos autores atribuem aos trabalhos tradicionais de Fourier 1824, Tyndall 1861, e Arrhenius 1896, e que ainda está apoiada na climatologia global, descreve essencialmente um mecanismo fictício, no qual uma atmosfera planetária atua como uma bomba de calor conduzida por um ambiente que está interagindo, mas equilibrado radiativamente com o sistema atmosférico. De acordo com a segunda lei da termodinâmica uma máquina planetária nunca poderia existir." (Gerhard Gerlich)
As vezes, céticos afirmam que a explicação para o aquecimento global contradiz a segunda lei da termodinâmica. Mas contradiz? Para responder, primeiro, precisamos saber como o aquecimento global funciona. Então, precisamos saber o que é a segunda lei da termodinâmica, e como se aplica ao aquecimento global. O aquecimento global, em resumo, funciona assim:
O sol aquece a Terra. A Terra e sua atmosfera irradiam calor para o espaço. Elas irradiam a maior parte do calor que recebem do sol, assim a temperatura média da Terra permanece mais ou menos constante. Os gases de efeito estufa aprisionam parte desse calor junto à superfície da Terra, tornando mais difícil sua dissipação, aquecendo a Terra de modo que esta irradia o calor de forma mais eficaz. Assim, os gases de efeito estufa tornam a Terra mais quente - como um cobertor conservando o calor do corpo - e voila, você tem o aquecimento global. Veja O que é o Aquecimento Global e o Efeito Estufa para uma explicação mais detlahada.
A segunda lei da termodinâmica tem sido expressa de diversas formas. Para nós, Rudolf Clausius foi o melhor:
"O calor não pode fluir, de forma espontânea, de um corpo de temperatura menor para um outro corpo de temperatura mais alta."
Então, se você colocar algo quente próximo a alto frio, o quente não vai ficar mais quente, nem o frio vai ficar mais frio. Isso é tão óbvio que dificilmente um cientista precisa dizer isso, sabemos disso do nosso dia-a-dia. Se você colocar um cubo de gelo na sua bebida, ela não vai ferver!
Os céticos dizem que, como o ar, incluindo os gases de efeito estufa, é mais frio do que a superfície da Terra, ele não pode aquecer a Terra. Se isso acontecesse, dizem, isso significaria que o calor teria que fluir do frio para o quente, violando a segunda lei da termodinâmica.
Então, os climatologistas cometeram um erro elementar? Claro que não! Os céticos ignoram o fato de que a Terra está sendo aquecida pelo sol, o que faz toda a diferença.
Para entender, considere aquele cobertor que te mantem aquecido. Se você estiver com frio, enrolar-se no cobertor poderá te aquecer. Por que? Porque seu corpo está gerando calor, e o calor está escapando para o ambiente. Ao se enrolar no cobertor a perda de calor é reduzida, um pouco de calor é retido na superfície do seu calor, e vocês se aquece. Você fica mais quente porque o calor que seu corpo está gerando não pode escapar tão rápido quanto antes.
Se você colocar o cobertor em um manequim, que não gera calor, ele não terá efeito. O manequim não se aquecerá espontaneamente. Isso também é óbvio!
O cobertor é um modelo preciso para o aquecimento global pelos gases de efeito estufa? Certamente há diferenças em como o calor é criado e perdido, e nosso corpo pode produzir quantidade variáveis de calor, ao contrário do calor quase constante que recebemos do sol. Mas, no que diz respeito à segunda lei da termodinâmica, se estamos falando apenas do fluxo de calor, a comparação é boa. A segunda lei não diz nada sobre como o calor é produzido, e sim apenas sobre como ele flui entre as coisas.
Resumindo: o calor do sol aquece a Terra assim como o calor do seu corpo lhe mantém aquecido. A Terra perde calor para o espaço e seu corpo para o ambiente. Gases de efeito estufa reduzem a taxa de perda de calor da superfície da Terra, assim como o cobertor reduz a taxa em que seu corpo perde calor. O resultado é o mesmo em ambos os casos, a superfície da Terra, ou do seu corpo, fica mais quente.
Portanto, o aquecimento global não viola a segunda lei da termodinâmica. E se alguém dizer o contrário, lembre-se que você é um ser humano quente, e certamente, não um manequim.
Refutação básica escrita por Tony Wildich
Atualização de julho de 2015:
Segue o link para uma vídeo-palestra relevante do curso Denial101x - Making Sense of Climate Science Denial
Atualização de outubro de 2017:
Clique aqui para ver uma explicação passo-a-passo do Efeito Estufa para coelhos, por ninguém menos que Eli, em Rabett Run.
Última atualização em 7 de outubro de 2017 por skeptickev. Ver Arquivos
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Leituras adicionais
- A maioria dos livros sobre física atmosférica ou do clima descreve o efeito estufa, e você pode facilmente encontra-los na biblioteca de uma universidade. Alguns exemplos:
- Elementary Climate Physics, por F. W. Taylor (Oxford Uni Press 2005). O capítulo 7 é sobre o efeito estufa.
- Physical Principles of Meteorology and Environmental Physics, por D. Blake e R. Robson (World Scientific 2008). O capítulo 1, "The Big Picture", pode ser baixado gratuitamente da internet e inclui uma boa introdução sobre o efeito estufa.
- Principles of Planetary Climate, por R. Pierrehumbert (Cambridge Uni Press 2010). Disponível desde dezembro de 2010, traz um detalhamento considerável do efeito estufa e da física associada.
- A First Course in Atmospheric Radiation, por G. W. Petty (Sundog publishing, 2006). Cobre a física básica do efeito estufa.
- The Greenhouse Effect, parte de um módulo no "Cycles of the Earth and Atmosphere" escrito para professores pela University Corporation for Atmospheric Research (UCAR).
- What is the greenhouse effect?, parte de um FAQ (perguntas mais frequentes) escrito pela European Environment Agency.
Referências
- Gerlich, G. e R. Tscheuschner (2009) Falsification of the Atmospheric CO2Greenhouse Effects within the Frame of Physics, IJMP(B), Vol 23(3), pp 275-364. Este artigo alega que o próprio efeito estufa foi falsificado.
- Halpern, J. et al. (2010) Comentário sobre "Falsification of the Atmospheric CO2Greenhouse Effects within the Frame of Physics", IJMP(B), Vol 24(10), pp 1309-1332. Este comentário aponta muitos erros no artigo. Gerlich e Tscheuschner não aceitam os contra-argumentos, e continuam a repetir suas alegações em uma resposta que aparece na mesma publicação.
- Knuteson, R. O. et al. (2004) Atmospheric Emitted Radiance Interferometer. Part I: Instrument Design, J. of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol 21, pp 1763-1776. Descreve um moderno interferômetro similar àquele que obteve os estratos mostrados na figura 1.
- Stern, S.C., e F. Schwartzmann (1954) An Infrared Detector for Measurement of the Back Radiation from the Sky J. Atmos. Sci., Vol 11, pp 121-129. este artigo documenta as primeiras medições de radiação refletida com um pirgeômetro.
- Tobin, D. C., et al. (2006) Radiometric and spectral validation of Atmospheric Infrared Sounder observations with the aircraft-based Scanning High-Resolution Interferometer Sounder, J. Geophys. Res., Vol 111, D09S02. Validação de medições de emissões atmosféricas do espaço, usando aeronaves de alta altitude. Medições similares obtiveram o espectro de emissões ascendentes mostrado na figura 1.
Translation by claudiagroposo, . View original English version.
Argumento cético...