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  Ecologia

Por ser o ar imprescindÝvel a processos biol¾gicos bßsicos como a respiraþÒo e a combustÒo, os fil¾sofos da antiga GrÚcia elaboraram diversas teorias que o situavam como essÛncia da matÚria, tanto a inanimada quanto a animada.
Ar atmosfÚrico Ú um fluido constituÝdo por vßrios gases que formam uma capa ao redor da Terra. AtÚ uma altitude de aproximadamente cem quil¶metros sua composiþÒo Ú constante, devido a fen¶menos de turbulÛncia e convecþÒo que dÒo origem a correntes de ar. Esses fen¶menos se devem a diferenþas de temperatura entre as diversas camadas atmosfÚricas; o ar quente, menos denso, tende a subir, enquanto o ar frio ocupa as camadas inferiores. Em altitudes superiores a cem quil¶metros, verifica-se a presenþa maior de gases mais leves, como o hÚlio e o hidrogÛnio, jß que possuem tendÛncia a escapar do campo gravitacional terrestre.


ComposiþÒo do ar. O gßs encontrado em maior proporþÒo no ar atmosfÚrico Ú o nitrogÛnio molecular, que constitui cerca de 78% de seu volume total, na proporþÒo aproximada de uma molÚcula de oxigÛnio para cada quatro de nitrogÛnio. Em quantidades inferiores sÒo encontrados arg¶nio, ne¶nio, hÚlio, di¾xido de carbono, metano, cript¶nio, hidrogÛnio, xen¶nio, oz¶nio, ¾xidos nitrosos e di¾xido de enxofre. AlÚm desses gases, podem estar presentes impurezas em suspensÒo, tais como vapor d"ßgua e partÝculas de poeira ou microrganismos. A percentagem de vapor d"ßgua varia de 0 a 7%, e constitui um fator fundamental para a meteorologia, jß que Ú a fonte de qualquer tipo de precipitaþÒo (chuva, neve etc.) e desempenha papel determinante na absorþÒo de radiaþ§es infravermelhas, nocivas para os seres vivos. Alguns gases encontrados em quantidades residuais sÒo igualmente necessßrios para os seres vivos, como Ú o caso do oz¶nio e do di¾xido de carbono. O oz¶nio atua na ionosfera como filtro das radiaþ§es ultravioleta de comprimentos de onda inferiores a 300 micr¶metros (1 micr¶metro = 10-6 metros), letais para a vida. O di¾xido de carbono, por sua vez, Ú utilizado pelas plantas na fotossÝntese, processo que converte esse composto e a ßgua em matÚria orgÔnica, em presenþa da luz solar. O fen¶meno constitui o primeiro passo da cadeia alimentar dos seres vivos.


O ar e os ciclos de nitrogÛnio, oxigÛnio e di¾xido de carbono. A constÔncia da composiþÒo do ar nÒo significa ausÛncia de processos de produþÒo e eliminaþÒo de alguns dos diferentes gases que o constituem, mas sim que existe um equilÝbrio estßvel, mantido por meio de ciclos, fundamentalmente biol¾gicos. Neles sÒo utilizadas e liberadas quantidades equivalentes de alguns dos componentes do ar. O nitrogÛnio atmosfÚrico Ú usado pelas bactÚrias nitrificantes, localizadas nas raÝzes de certas leguminosas, e convertido em compostos orgÔnicos nitrogenados, que, por sua vez, sÒo transformados em nitritos e nitratos, dos quais o nitrogÛnio Ú novamente liberado para a atmosfera pela aþÒo de microrganismos. Outro possÝvel mecanismo de formaþÒo de nitratos a partir do nitrogÛnio atmosfÚrico Ú aquele desencadeado pelas descargas elÚtricas produzidas durante as tempestades.
Os ciclos de oxigÛnio e de di¾xido de carbono estÒo estreitamente vinculados. O oxigÛnio liberado durante a fotossÝntese Ú consumido nos processos de respiraþÒo, fermentaþÒo e combustÒo. Jß esses trÛs processos liberam di¾xido de carbono, utilizado pelas plantas durante a fotossÝntese.


EvoluþÒo do conhecimento do ar. O inÝcio do estudo do ar remonta Ó GrÚcia clßssica. No sÚculo VI a.C., AnaxÝmenes de Mileto classificou-o como um dos fundamentos da matÚria inerte e dos seres vivos. No sÚculo XVIII, o alquimista Jan Baptista van Helmont estudou o di¾xido de carbono, o metano e o hidrogÛnio, descobrindo que parte do ar Ú consumido durante o processo de combustÒo. Na segunda metade do mesmo sÚculo, Robert Boyle demonstrou que esse gßs tambÚm era consumido durante os processos de respiraþÒo e calcinaþÒo dos metais.
Na mesma Úpoca, Evangelista Torricelli descobriu a existÛncia da pressÒo atmosfÚrica e Georg Stahl prop¶s a teoria do flogÝstico, que na Úpoca obteve grande aceitaþÒo. Segundo ele, o flogÝstico seria uma substÔncia fundamental, contida na matÚria, a qual era liberada para o ar atmosfÚrico durante os processos de respiraþÒo, combustÒo e oxidaþÒo. Essa interpretaþÒo foi recusada por Antoine Lavoisier, que, ao propor a teoria da combustÒo, baseada na descoberta do oxigÛnio por Joseph Priestley, estabeleceu o fundamento da quÝmica moderna.
No final do sÚculo XIX, foram descobertos o arg¶nio, o cript¶nio, o xen¶nio, o ne¶nio e o hÚlio, denominados gases nobres devido a sua baixÝssima reatividade. Com isso foi possÝvel completar-se o estudo da composiþÒo do ar.


UtilizaþÒo do ar. O ar Ú empregado industrialmente como matÚria-prima para a obtenþÒo em grande escala de alguns de seus componentes. O nitrogÛnio assim obtido Ú, por sua vez, utilizado na fabricaþÒo  de amonÝacos e fertilizantes nitrogenados. O oxigÛnio Ú largamente empregado na ind·stria sider·rgica para serem alcanþadas temperaturas mais elevadas, mediante o enriquecimento do ar.
A separaþÒo dos diversos componentes do ar de aplicaþÒo industrial se dß atravÚs de etapas de liquefaþÒo e destilaþÒo. Na primeira dessas etapas, resfria-se o ar por compressÒo seguida de rßpida expansÒo, e o lÝquido assim obtido Ú destilado, com conseq³ente separaþÒo de seus componentes.


Ar comprimido. ObtÚm-se ar comprimido quando se submete o ar a press§es superiores Ó atmosfÚrica. Sua principal utilidade Ú como fonte de energia na alimentaþÒo de sinos de mergulhador e outros trabalhos submarinos, e em sistemas de freios, pintura a pistola e outras aplicaþ§es.
Nos trabalhos de escavaþÒo no fundo do mar para a construþÒo de fundaþ§es de pontes, utiliza-se a chamada cÔmara de ar comprimido, uma armaþÒo em chapas de aþo, de grandes dimens§es, em forma de caixa sem fundo. Abastecida de ar sob pressÒo, essa cÔmara se comunica com o exterior atravÚs de trÛs tubos: um deles destina-se ao acesso dos trabalhadores; outro Ó retirada do material proveniente da escavaþÒo; e o terceiro Ó entrada do concreto.
O sistema de freios pneumßticos para comboios ferrovißrios, desenvolvido e aperfeiþoado por George Westinghouse, em 1869, compreende, em cada vagÒo, a tubulaþÒo geral vinda da locomotiva, o dep¾sito de ar comprimido (a 7,7kg/cm2), ligado ao cilindro do freio e a outro cilindro com vßlvula trÝplice, cada cilindro com um pistÒo: o funcionamento dos freios depende da posiþÒo desses pist§es. Para soltar o freio, o maquinista fecha o comando e a pressÒo obriga o ar a penetrar no cilindro atravÚs da vßlvula trÝplice, levando o respectivo pistÒo a retroceder; assim fica aberto o tubo de escapamento, permitindo que o ar comprimido saia do cilindro do freio, cujo pistÒo se afasta, deixando a roda livre. Com o trem em movimento, o ar do compressor enche o dep¾sito do cilindro da vßlvula trÝplice. Para frear, serß necessßrio dar saÝda ao ar comprimido no cano: aliviada a pressÒo, o ar empurra o pistÒo do cilindro que se desloca e obriga a sapata do freio a exercer pressÒo contra a roda.

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