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!

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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