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Raios, relâmpagos e trovões
Capítulo 1 – Para compreender o fenômeno
Capítulo 1
Para compreender o fenômeno
O que é relâmpago?
Os relâmpagos – clarões rápidos que vemos no céu - não passam de cargas
elétricas muito intensas, os raios, que descarregam a eletricidade
acumulada nas nuvens de tempestades.
Você pode não acreditar, mas a natureza do raio da tempestade é a mesma
das faíscas das experiências de Tales de Mileto. Ao atritar o âmbar na lã de
sua roupa, Tales deve ter visto algumas pequenas faíscas, semelhantes às
que vemos quando esfregamos a sola dos sapatos no carpete e depois
encostamos a mão na maçaneta da porta. Para chegarmos a esta
conclusão, muitos curiosos arriscaram a pele, como você verá a seguir.
PRA NÃO ESQUECER
O que é raio?
Um clarão que vemos no céu, acompanhado de estrondo que chamamos trovão.
Cargas elétricas muito intensas, que descarregam a eletricidade acumulada nas nuvens de
tempestade.
Tales de Mileto viu ___________________ao esfregar um âmbar na sua roupa de lã.
Todo mundo via mas não sabia o que era
William Gilbert descobriu que o fenômeno não era virtude só do âmbar, mas o primeiro a
desconfiar do relâmpago foi Otto von Guericke, ao botar pra funcionar a primeira ‘máquina’ de
eletricidade estática. Ele procurou fazer uma bola de composição que ele julgava semelhante à
da Terra, encaixou nela uma manivela e apoiou o conjunto numa base de madeira para que
seu assistente girasse a bola com muita velocidade ao mesmo tempo em que a atritava com a
mão, protegida por uma luva grossa.
Ao acioná-la à noite, Guericke notou as
faíscas e os estalos que o atrito produzia
e deduziu que eram da mesma natureza
dos relâmpagos e dos trovões. Só não
sabia como provar isso.
PRA NÃO ESQUECER
Quem primeiro desconfiou que as faíscas produzidas por atrito eram da mesma
natureza dos raios?
Tales de Mileto
William Gilbert
Otto von Guericke
O inventor da primeira máquina de eletricidade estática foi:
William Gilbert
Otto von Guericke
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Capítulo 1 – Para compreender o fenômeno
Conseguiram até engarrafar, mas não sabiam o que
Maquininhas de eletricidade estática viraram moda na época de
Guericke. Festa que não tivesse um show desses, com os convidados
passando um choquinho básico de mão em mão, não estava com
nada! Isso até Pieter van Musschenbroek quase matar seu assistente
com uma tremenda descarga de toda a eletricidade armazenada
numa garrafa – a famosa garrafa de Leyden –, que é a primeira
maneira de guardar eletricidade que se tem notícia.
PRA NÃO ESQUECER
O primeiro recipiente usado para armazenar eletricidade foi:
Uma caixa
Uma pilha
Uma garrafa
Pieter van Musschenbroek quase matou seu assistente com uma
_______________________ guardada na sua _____________________
de Leyden.
O jeito foi chegar até o raio
A garrafa de Leyden também virou moda e Benjamim Franklin resolveu usá-la numa
experiência muito louca. Empinou uma pipa durante um temporal e acabou engarrafando um
raio!.O que Guericke desconfiava era mesmo verdade: a faísca da sua máquina de
eletricidade estática e o raio eram de
mesma natureza.
Depois de tantos perigos e choques,
continuava tudo na mesma: ninguém
sabia o que, de fato, fazia as coisas
ficarem eletrizadas. Isso porque ninguém
sabia da existência do átomo e de seus
incríveis segredos...
PRA NÃO ESQUECER
Benjamim Franklin soltou pipa durante um temporal porque:
Era um maluco que não sabia o que fazia
Queria tomar um choque mortal
Pretendia chegar até o raio para descobrir se aquilo era eletricidade estática
Na sua famosa experiência, Franklin usou o que, além da pipa?
Uma latinha
Um arame
Uma garrafa de Leyden
Eletricidade estática – Podemos dizer que tudo é elétrico, já que todas as matérias são compostas por átomos, e que todo
os átomos têm elétrons. (Veja átomo e eletrização por atrito) Ao atritar dois corpos de materiais diferentes (e que portanto
têm números diferentes de elétrons) se obtém eletricidade estática, que ao contrário da eletricidade dinâmica, não se move.
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Capítulo 1 – Para compreender o fenômeno
Átomo e eletrização por atrito
Toda matéria é composta por átomos. E o átomo
tem um núcleo central que contém nêutrons e
prótons. Ao redor do núcleo, girando no limite de
velocidade do universo, estão os elétrons. Prótons e
elétrons têm as menores cargas elétricas que
existem. Os cientistas decidiram chamar a carga do
elétron de NEGATIVA e a do próton de POSITIVA. Quando esfregamos dois materiais diferentes,
um deles pode “ arrancar” elétrons do outro. Por isso, dizemos que o material que tomou os
elétrons ficou NEGATIVO, e aquele que perdeu elétrons ficou POSITIVO. Esta é uma das formas de
eletrizar um corpo e se chama eletrização por atrito.
PRA NÃO ESQUECER
Quando esfregamos dois materiais diferentes, o que ocorre com seus elétrons?
Ficam quentes
Morrem de cócegas
Um deles ‘arranca’ elétrons do outro
O material que perdeu elétrons ficou ________________________ e o que ganhou
elétrons ficou ________________________.
Festa elétrica nas nuvens
As nuvens de tempestade são, basicamente, uma grande festa de partículas de poeira, vapor
d’água, cristais de gelo e de gases que compõem a atmosfera. Todos esses materiais estão em
atrito constante, ganhando e perdendo elétrons, e isso faz a nuvem inteira ficar mais e mais
eletrizada. No melhor da festa aparecem alguns ‘bicões’. São as correntes de ar quente, que
sobem, e as de ar frio, que descem que, junto com a força da gravidade, acabam com a
brincadeira, separando as partículas. As que perderam elétrons (cargas positivas) vão para o
topo da nuvem. As que ganharam
elétrons (cargas negativas), descem
para a base da nuvem. Essa separação
de cargas é chamada de polarização.
E isso boa coisa não vai dar...
Atmosfera (do grego atmós, que quer dizer gás, e sphaîra que quer dizer esfera), é a camada de gases que envolve um
planeta ou um satélite.
A atmosfera da Terra é uma espécie de ‘casca de gases de várias camadas’. Sua espessura tem mais de 800 quilômetros, embora não tenha
um limite definido, já que desaparece gradualmente no espaço. Os gases que compõem a atmosfera – nitrogênio, 78%, oxigênio, 21%,
argônio, 0,9% e outros gases, 0,1% – tal como os outros corpos, estão sujeitos à atração gravitacional da Terra. Portanto, a densidade do
ar diminui à medida que nos afastamos da superfície. Cerca de 98% do ar que existe na atmosfera está na zona mais próxima da superfície,
até uma altitude de cerca de 30 km. Nas camadas mais altas, o ar é muito rarefeito: lá só existem os gases mais leves.
Sem a atmosfera, a Terra seria árida e sem vida como a conhecemos.
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Capítulo 1 – Para compreender o fenômeno
Uma atração fatal
Como todos os opostos, as cargas positivas e as negativas se
atraem sempre e não querem se desgrudar, mesmo que o
movimento do ar e a força da gravidade forcem a separação.
Toda essa atração cria um enorme campo elétrico de milhões de
volts na nuvem, o que acaba atraindo um mundo de cargas
positivas do solo. As moléculas de ar que estão no meio deste
verdadeiro ‘cabo de guerra’ já não resistem a essa imensa força
de atração e se quebram para dar passagem à corrida de
elétrons rumo às cargas positivas do solo. Essa corrida de
elétrons e o ‘atropelamento’ das moléculas que estão no meio do
caminho entre a nuvem e o solo geram uma enorme quantidade
de energia térmica, luminosa e sonora: é o que chamamos de
relâmpago e trovão.
PRA NÃO ESQUECER
Entre a nuvem de tempestade e a terra existe
Um campo de guerra
Um campo elétrico
Um cabo de guerra
O raio é resultado de uma enorme atração entre as cargas negativas
da ____________________ e as cargas positivas do
_______________________.
Campo elétrico – Para entender o que é campo elétrico, penteie seu cabelo. Depois,
aproxime o pente do cabelo, sem tocá-lo. Você vai perceber que os fios serão atraídos pelo
pente. Esta força de atração é a comprovação da existência de um campo elétrico entre o seu
cabelo e o pente. Ao atritar o pente sobre o cabelo, alguns elétrons migram dos fios para o
pente, ou seja: seu cabelo perde elétrons e fica carregado positivamente, enquanto que o
pente, que ganhou elétrons, fica carregado negativamente. Como as cargas opostas se
atraem, o pente parece ter o poder de atrair o seu cabelo.
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Capítulo 1 – Para compreender o fenômeno
O que seus olhos não vêem
A corrida de elétrons da nuvem para o chão se dá em passos de 50 metros cada, a 100
quilômetros por segundo. Quando o primeiro elétron da fila, o líder, chega a uns 20 metros,
uma descarga elétrica se inicia de um ponto mais alto e pontudo do solo e fecha o circuito,
formando um “fio condutor” que liga a terra à nuvem. As cargas negativas presentes no líder
rumam em grande velocidade para o solo. As mais próximas do chão dão início à descarga e
é isso o que ocorre a todos os elétrons da fila, numa velocidade tão incrível que o ar ao
redor se ilumina e chega a 30.000ºC. O ar aquecido ao redor do canal se expande e gera, a
poucas centenas de metros, uma onda de choque supersônica, e em distâncias maiores,
uma onda sonora intensa que se propaga em todas as direções: são os trovões.
PRA NÃO ESQUECER
Dizer que o raio cai é:
Certo, porque o raio é formado nas nuvens.
Errado, porque o raio é um encontro de cargas elétricas a uns 20 metros
do solo.
A temperatura do ar ao redor do raio chega a
37° C
3.000° C
30.000° C
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