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All IPCC definitions taken from Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Annex I, Glossary, pp. 941-954. Cambridge University Press.

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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.

Argumento cético...

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)

Direto ao ponto

Embora este tópico possa ter um toque altamente técnico, a termodinâmica faz parte do nosso dia a dia.

A termodinâmica é o ramo da física que descreve como a energia interage nos sistemas. Essa interação determina, por exemplo, como nos aquecemos ou congelamos até a morte. Você usa menos roupas em climas muito quentes e coloca camadas ou adiciona cobertores extras à sua cama quando está frio porque essas coisas controlam como a energia interage com seu próprio corpo e, portanto, seu grau de conforto e, em casos extremos, segurança.

O corpo humano e seu entorno e a transferência de energia entre eles constituem um desses sistemas com os quais todos estamos familiarizados. Mas vamos muito mais longe aqui e pensemos sobre a energia térmica e sua transferência entre o Sol, as superfícies terrestres/oceânicas da Terra, a atmosfera e o cosmos.

A luz do sol atinge o topo da nossa atmosfera e parte dela chega à superfície, onde aquece o solo e os oceanos. Estes, por sua vez, emitem calor na forma de radiação infravermelha invisível, mas quente. Mas você pode ver os efeitos dessa radiação - pense no brilho do calor que você vê sobre a superfície de uma estrada de asfalto em um dia quente e ensolarado.

Uma parte dessa radiação sobe pela atmosfera e escapa para o espaço. Mas outra proporção é absorvida por moléculas de gases de efeito estufa, como vapor d'água, dióxido de carbono e metano. Ao se aquecerem, essas moléculas reemitem essa energia térmica em todas as direções, inclusive para baixo. Devido ao efeito estufa, evita-se a perda total dessa radiação emitida e, assim, inibe-se o resfriamento da superfície da Terra. Sem esse cobertor extra, a temperatura média da Terra seria trinta graus Celsius mais baixa do que é atualmente.

Isso tudo de acordo com as leis da Termodinâmica. A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia total de um sistema isolado é constante - embora a energia possa ser transformada de uma forma para outra, ela não pode ser criada, nem destruída. A Segunda Lei não afirma que o único fluxo de energia é do quente para o frio – mas sim, que a soma líquida dos fluxos de energia será do quente para o frio. Esse termo, 'líquida', é o mais importante aqui. A Terra sozinha não é um "sistema fechado", mas faz parte de um fluxo constante de energia líquida do Sol para a Terra e de volta para o espaço. Os gases do efeito estufa simplesmente inibem parte desse fluxo líquido, devolvendo parte da energia que sai, de volta à superfície da Terra.

O mito de que o efeito estufa é contrário à segunda lei da termodinâmica é baseado, principalmente, em um longo artigo de 2009 de dois cientistas alemães (não cientistas do clima), Gerlich e Tscheuschner (G&T). Em seu título, o artigo afirmava derrubar a teoria de que o calor retido por nossa atmosfera nos mantém aquecidos. Essa é uma afirmação muito arriscada – semelhante a afirmar que não existe gravidade.

O artigo de G&T tem sido objeto de muitas refutações detalhadas ao longo dos anos, desde sua publicação. Isso porque uma coisa que faz a comunidade científica parar e prestar atenção é quando um artigo com afirmações importantes mas tão flagrantemente incorretas, é publicado. Para lidar com todos os erros contidos no artigo, esta refutação teria que ter milhares de palavras. Uma resposta mais curta, postada em uma discussão sobre o assunto no site Quora, foi a seguinte: “... Devo acrescentar que, se G&T estivessem corretos, eles usariam dezenas de páginas com divagações para provar que cobertores não podem mantê-lo aquecido à noite."

Se a Segunda Lei da Termodinâmica for verdadeira - algo que podemos assumir com segurança é que a afirmação, "cobertores não podem mantê-lo aquecido à noite", deve ser falsa. E - como você saberá por suas próprias experiências – obviamente, este é o caso!

Use este formulário para fornecer um feedback sobre esta nova seção "Resumo". Leai uma versão mais técnica abaixo ou aprofunde-se nas guias acima!


Mais detalhes

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

Argumentos relacionados ao tema

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:
  • 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

Translation by claudiagroposo, New Username. View original English version.



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