1. Introdução
- Situar no contexto da disciplina;
- Relevância do estudo da Evaporação;
• - Nomenclatura Básicos;
• Evaporação
• Transpiração (Relação solo-água-planta)
• Evapotranspiração
2. Região Área Chuva Vazão Evapo Chuva Vazão Evapo Vazão Vazão
transp. transp. % %
km2 m3/s m3/s m3/s mm mm mm Chuva Brasil
Amazonas - Total 6112000 493491 202000 291491 2546 1042 1504 41
Amazonas- Brasil 3884191 277000 128900 139640 2249 1047 1134 47 72
Tocantins 757000 42387 11300 31087 1766 471 1295 27 6
Atlântico Norte 242000 16388 6000 10388 2136 782 1354 37 3
Atlântico Nordeste 787000 27981 3130 24851 1121 125 996 11 2
São Francisco 634000 19829 3040 16789 986 151 835 15 2
Atlântico Leste (1) 242000 7784 670 7114 1014 87 927 9 0
Atlântico Leste (2) 303000 11791 3710 8081 1227 386 841 31 2
Paraná 877000 39935 11200 28735 1436 403 1033 28 6
Paraguai 368000 16326 1340 14986 1399 115 1284 8 1
3. A evaporação e a evapotranspiração ocorrem quando a água líquida é
convertida para vapor de água e transferida, neste estado, para a atmosfera.
4. Evaporação (E) – Processo pelo qual se transfere água do solo e das massas
líquidas para a atmosfera. No caso da água no planeta Terra ela ocorre nos
oceanos, lagos, rios e solo.
Transpiração (T) – Processo de evaporação que ocorre através da superfície
das plantas. A taxa de transpiração é função dos estômatos, da profundidade
radicular e do tipo de vegetação.
Evapotranspiração (ET) – Processo simultâneo de transferência de água para a
atmosfera através da evaporação (E) e da transpiração (T)
5. • Evaporação: quando se refere a evaporação de superfícies d'água livre
(espelhos d'água).
• Evaporação de solo nu: quando se refere a evaporação de solo sem
vegetação.
• Evapotranspiração: quando se refere a evaporação de solos vegetados
(soma da evaporação de solo nu, mais transpiração da plantas).
6. Evapotranspiração Potencial (ETp): perda de água por evaporação e
transpiração de uma superfície natural tal que esta esteja totalmente coberta e
o conteúdo de água no solo esteja próximo à capacidade de campo.
7. Evapotranspiração de Referência (ETo): segundo a Organização das Nações
Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO) é a perda de água de uma
extensa superfície cultivada com grama, com altura de 0,08 a 0,15 m, em
crescimento ativo, cobrindo totalmente o solo e sem deficiência de água.
8. Evapotranspiração Real ou Atual (ETr): perda de água por evaporação e
transpiração nas condições reinantes (atmosféricas e de umidade do solo).
9. • Evaporação é um fenômeno no qual átomos ou moléculas no estado líquido
(ou sólido, se a substância sublima) ganham energia suficiente para passar
ao estado vapor vencendo a tensão superficial.
• Condensação: Aqueles estão mudando do estado de vapor para o líquido.
• Calor Latente: Quantidade de Energia liberada ou absorvida na mudança de
fase.
• Saturação do Ar: Quando a quantidade que muda do líquido para o sólido é
a mesma que faz o caminho inverso, isto é, há equilíbrio.
10. A água, recebendo incidência de calor, inicia um processo de aquecimento até
que seja atingido seu ponto de ebulição;
•
• Prosseguindo a cessão de calor, este não mais atua na elevação da
temperatura, mas como calor latente de vaporização, convertendo a água
do estado líquido para o gasoso;
•
• Este vapor d’água se liberta da massa líquida e passa a compor a atmosfera,
situando-se nas camadas mais próximas da superfície;
•
• Caso a evaporação possa se processar livremente, sem restrições do
suprimento de água, esta evaporação é dita EVAPORAÇÃO POTENCIAL.
11. Balanço de Energia por unidade de área:
Rn = Hs + LE + G
Rn – Radiação Líquida (onda curta e
longa)
Hs – Transferência Calor Sensível
LE – TransferênciaCalor Latente
G – Troca de Calor com a água
LE= r .Lv. E
r – Massa Específica
Lv – Calor Latente
E – Lâmina Evaporada
12. Razão de Bowen:
Dificuldade de avaliar
separadamente
Razão de Bowen:
– Constante psicometrica (0,66
mb/0C )
T – Temperatura,
e – Perssão parcial de vapor
s é superfície da água, a é ponto
acima na atmosfera
13. Balanço de Massa:
m – Massa evaporada
r – Massa Específica
A – Área
E – Lâmina Evaporada
Lei de Dalton (1802):
E – Lâmina Evaporada
es – pressão parcial de vapor de
saturação a temperatura da
superfície da água
ea – pressão parcial de vapor da
atmosfera a certa altura
f(u) – função da velocidade do
vento horizontal
14. C – Coeficiente que varia entre 0,50
para pequenos lagos a 0,36 para
grandes lagos;
W – velocidade do vento média
diária a 25 ft de altura em milhas
por hora
Ar mais seco – mais evaporação
Ar mais úmido – menos evaporação
15. Os dois fatores principais que influenciam evaporação de uma superfície de
água aberta são:
• a quantidade energia que proverá o calor latente de vaporização e
• a possibilidade de transportar o vapor para longe da superfície sobre a
qual se dá a evaporação.
16. Radiação solar é a fonte principal de energia.
A habilidade para transportar vapor longe da superfície de evaporante
depende:
• Velocidade do vento em cima da superfície e
• Gradiente de umidade específico sobre esta.
17. Principais Variáveis
Meteorológicas:
• Radiação Solar,
• Vento
• Pressão de vapor de água
• Temperatura do ar.
18. • Vento
A ação do vento consiste em deslocar as parcelas de ar mais úmidas
encontradas na camada limite superficial, substituindo-as por outras mais
secas.
• Umidade
O ar seco tem maior capacidade de absorver vapor d’água adicional que o
ar úmido, desta forma, a medida em que ele se aproxima da saturação, a
taxa de evaporação diminui, tendendo a se anular, caso não haja vento
para promover a substituição desse ar.
19. • Temperatura
O ar quente tem maior capacidade de conter umidade.
• Radiação Solar
A energia necessária para o processo de evaporação tem como fonte
primária o sol; a incidência de sua radiação varia com a latitude, clima e
estação do ano.
20. • Quanto maior a temperatura, maior a pressão de saturação do vapor de água
no ar, isto é, maior a capacidade do ar de receber vapor.
• Para cada 10oC, P0 é duplicada.
Temp. oC 0 10 20 30
P0 (atm) 0,0062 0,0125 0,0238 0,0431
21. Curva da pressão de saturação de
vapor em função da temperatura.
Variação da saturação com a temperatura
22. • O vento renova o ar em contato com a superfície que está evaporando
(superfície da água; superfície do solo; superfície da folha da planta).
• Com vento forte a turbulência é maior e a transferência para regiões mais
altas da atmosfera é mais rápida, e a umidade próxima à superfície é menor,
aumentando a taxa de evaporação.
pouco vento muito vento
23. Radiação solar - maior fonte de
energia para a Terra, principal
elemento meteorológico e um
dos fatores determinantes do
tempo e do clima. Além disso,
afeta diversos processos:
• Físicos
(aquecimento/evaporação)
• Bio-físicos (transpiração) e
• Biológicos (fotossíntese)
24. • Rebaixamento do nível d’água
• 27 tipos enterrados, superficiais e flutuantes
• Tanque Classe A
25. A tina de evaporação, como o nome
indica, mede a evaporação efetiva,
isto é, a quantidade de água que
uma massa liquida com exposição
ao ar livre perde, através da sua
superfície, e convertido em vapor,
durante um certo período de tempo.
O tanque de evaporação,
propriamente dito, é o tanque de
terra, classe "A" modelo standard do
Weather Bureau. Forma cilíndrica,
de 25,4 cm de profundidade e 120,7
cm de diâmetro, de construção
metálica. O fundo está colocado
sobre um bastidor a 1,5 cm do solo.
26. Nota da alula Disciplina ACA 221. Instrumentos Meteorológcos de
Observação. Laboratório de Clima e Biosfera. Deparamento de Ciências
Atmosféricas / IAG / USP.
A medição do evaporímetro não representa bem a
evaporação de uma superfície de água, pois o balanço
energético de uma superfície livre de água.
Evaporímetro ou atmômetro de Piche
Albert Piche (1872) França
- tubo de vidro (~30 cm, diâm. ~15mm)
invertido (fechado em cima)
com água bi-destilada
dentro do abrigo
- Filtro de papel circular
(diâm. 30mm)
preso na base do tubo)
Mede a água evaporada de um filtro de papel
- plenamente umidecido, em contato com o
ar.
27. O evaporímetro de Piché é constituído por um tubo cilíndrico,
de vidro, de aproximadamente 30 cm de comprimento e um
centímetro de diâmetro, fechado na parte superior e aberto na
inferior. A extremidade inferior é tapada, depois do tubo estar
cheio com água destilada, com um disco de papel de feltro, de
3 cm de diâmetro, que deve ser previamente molhado com
água. Este disco é fixo depois com uma mola. A seguir, o tubo é
preso por intermédio de uma argola a um gancho situado no
interior do abrigo.
28. • Método de Balanço de Energia;
• Método Aerodinâmico;
• Método combinado;
• Método de Priestley-Taylor;
• Equações Empíricas;
• Baseado no Tanque Classe A.
29. Er = 0,0353Rn (mm/dia)
Onde:
Rn = Radiação (W/m2)
Ven Te Chow et all (1988)
30. Utilizando o método do balanço de energia, calcule a taxa de evaporação de
uma superfície aberta de água, considerando a radiação de 200 W/m2 e a
temperatura do ar de 25°C, supondo que não existem fluxos de calor sensível e
de calor do solo.
31. Solução:
Da equação
Lv =2,50 – 2,36 . T
Onde
T = temperatura em ºC
Lv = calor latente de vaporização em
kJ/kg
Para o calor latente de vaporização a
25°C, temos:
Lv =2,50 – 2,36 . 25 = 2,441 kJ/kg.
A densidade da água é de ρ =
997kg/m3.
Substituindo na equação
Onde:
R = radiação em W/m2.
Lv = calor latente de vaporização em J/kg
ρ = a densidade da água em kg/m3.
Temos:
v
R
E =
L .ρ
8
3
200
E = 8,22.10 m/s
2,441.10 .997
E = 2,58m/ano
32. No método aerodinâmico, a evaporação é calculada conforme a seguinte equação:
Onde:
Ea = Evaporação potencial (mm/dia);
es = Pressão de vapor saturado (Pascal; 1Pa = 1 N/m2)
ea = Pressão de vapor atual (Pascal)
ea = UR . es (onde: UR = umidade relativa = e/es)
B = é um coeficiente obtido através da equação
Onde:
u = Velocidade do vento na altura z2 (m/s);
z2 = Altura da medição da velocidade do vento
(geralmente é adotado 2 m a partir da superfície);
z1 = Altura de rugosidade da superfície natural.
a s aE = B.(e - e )
17,27.T
237,3+T
se = 611.e
2
2
1
0,102.u
B =
ln
Z
Z
33. Calcule a taxa de evaporação de uma superfície aberta utilizando o método
aerodinâmico com uma temperatura de 25°C, uma umidade relativa de 40%, a
pressão dor ar de 101,3kPa e uma velocidade do vento de 3m/s, todas medidas
em a uma altura de 2m acima da superfície da água. Suponha a altura de
rugosidade igual a z0 = 0,03cm.
34. O coeficiente de transferência de vapor B é dado por:
A taxa de evaporação é dada por:
Ea = B.(eas – ea)
Utilizando eas = 3,167 Pa a 25°C retirado da tabela e considerando es = Rh.eas =
0,4.3,67 = 1,67 Pa, obtemos:
Ea = 4,54.10-11.(3,167 – 1,267) = 8,62.10-8 m/s ou 7,54mm/dia.
2
a 2
2
w 2 0
0,622k ρ .u
B =
pρ [ln(z /z )]
2
11
3 -4 2
0,622.0,4 .1,19.3
B = 4,54.10 m/Pa.s
101,3.10 .997[ln(2/3.10 )]
35. O método combinado ou método de Penmam calcula a evaporação
considerando os efeitos da radiação e do vento.
Para isso, o método combinado combina as equações do método do balanço
de energia e do método aerodinâmico.
A combinação resulta na equação abaixo:
Onde:
E = Evaporação potencial (mm/dia);
Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de
energia (mm/dia);
Ea = Evaporação calculada pelo método aerodinâmico
(mm/dia);
∆ = Gradiente da curva de pressão de saturação de vapor:
∆ = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/°C);
= Constante psicrométrica:
= 66,8 Pa/°C;
Ven Te Chow et all (1988)
r a
Δ γ
E = .E + .E
Δ+γ Δ+γ
36. Aplicar o método de combinação para calcular a taxa de evaporação a partir de
uma superfície aberta de água sujeita uma radiação líquida de 200 W/m2, uma
temperatura de 25oC, uma humidade relativa de 40% e uma velocidade do
vento de 3 m/s, todos registrados a uma altura de 2 m, e uma pressão
atmosférica de 101.3 kPa.
37. Solução: Do exemplo feito pelo balanço de energia a taxa de evaporação
correspondente a uma radiação líquida de 200 W/m2 é Er = 7,10 mm/dia, e do
exemplo feito pelo método aerodinâmico, temos Er = 7,45 mm/dia para uma
temperatura do ar, umidade e condições de vento dado. O método de
combinação requer valores para Δ e ɣ na equação abaixo:
A constante psicométrica ɣ é dada por,
usando CP = 1,005 J/kgK para ar, Kh/Kw = 1,00, e Iv = 2,441 x 103 J/kg a 25°C,
temos:
r aE = E E
( + ) ( + )
P h
v w
C K p
=
0,622l K
38. usando CP = 1,005 J/kgK para ar, Kh/Kw = 1,00, e Iv = 2,441 x 103 J/kg a 25°C,
temos:
P h
v w
3
3
C K p
=
0,622l K
1,005.1.101,3.10
= 67,1Pa/°C
0,622.2,441.10
Δ é o gradiente da curva da pressão do vapor de saturação a 25°C, dado por:
2
4,098e
=
(237,3 + T)
s
com es = eas = 3,167 Pa para T = 25°C:
2
2
4,098e
=
(237,3 + T)
4,098.3,167
= 188,7Pa/°C
(237,3 + 25)
s
39. Então os pesos de poderação para a equação de combinação são ɣ (Δ + ɣ) =
67,1/(188,7 + 67,1) = 0,262 e Δ/(Δ + y) = 188,7/(188,7 + 67,1) = 738. A taxa de
evaporação se calcula utilizando:
r aE = E E
( + ) ( + )
Logo:
r aE = E E 0,738.7,10 0,262.7,45 7,2 mm/dia
( + ) ( + )
40. Este método é baseado no fato de que em grandes áreas, as considerações do
balanço de energia governam a evaporação. Portanto, no método de Priestley
- Taylor, a evaporação é calculada conforme a seguinte equação:
r
Δ
E = β. .E
Δ+γ
Onde:
E = Evaporação potencial (mm/dia)
Er = Evaporação calculada pelo
método do balanço de energia
(mm/dia);
∆ = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/°C)
= 66,8 Pa/°C
= 1,3
41. Ven Te Chow et all (1988)
42. Utilizar o método de Priestley- Taylor para calcular a taxa de evaporação a
partir de um corpo de água com uma radiação líquida de 200 W/m2 e uma
temperatura de 25°C.
43. O método de Priestley- Taylor aplica a equação:
rE = α E
( + )
com Er = 7,10 mm/dia a partir do exemplo do balanço de energia Δ/ (Δ + y) = 0,738
a 25°C a partir do exemplo do método combinado e α = 1,3. Logo,
rE = α E 1,3.0,738.7,10 6,8 mm/dia
( + )
A qual se aproxima do resultado do método de combinação mais complicado
como mostrado no exemplo anterior.
44. Para grandes lagos usar 0,80
Coeficiente (K) para reservatórios
Situação Superfície do espelho d'agua (hectares)
0 - 5 5 - 10 10 -
20
20 - 50 > 50
Normal 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7
Bem
protegida
0,81 0,77 0,72 0,68 0,63
45. Dados de evaporação do tanque classe A
A tabela seguinte fornece os valores mensais médios da evaporação do tanque
classe A para alguns Municípios.
Município J F M A M J J A S O N D TOT
PATOS (PB) 319 254 236 203 219 221 247 298 316 354 337 331 3334
CRUZETA (RN) 316 257 233 211 193 209 242 289 314 354 340 341 3299
PETROLINA (PE) 270 243 224 203 223 217 242 268 299 337 311 314 3151
OURICURI (PE) 229 191 190 169 163 184 205 261 308 314 312 270 2796
IRECÊ (BA) 227 223 212 187 200 197 223 261 293 304 282 249 2858
BARBALHA (CE) 218 175 174 174 186 186 218 271 288 281 275 258 2704
SUMÉ (PB) 289 231 234 220 192 167 188 228 254 291 300 298 2892
TAUÁ (CE) 266 235 236 314 208 220 252 277 296 326 306 311 3146
FLORÂNIA (RN) 267 217 208 181 179 181 210 267 287 306 293 287 2884
CAICÓ (RN) 300 232 234 205 213 211 240 266 314 326 314 328 3182
SOUZA (RN) 268 203 194 173 178 185 218 267 294 317 314 326 2936
46. Processo de Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera.
A transpiração ocorre desde as raízes até as folhas, pelo sistema condutor,
pelo estabelecimento de um gradiente de potencial desde o solo até o ar.
Quanto mais seco estiver o ar (menor Umidade Relativa), maior será esse
gradiente.
47. Sucção: decorrente da transpiração e da fotossíntese;
Coesão: entre as moléculas de água;
Adesão: parede do vaso atrai a água;
Tensão: a sucção gera a tensão, já que há coesão.
48. Coesão e adesão das moléculas de água
49. • Em solos muito secos, o Yw pode cair até o conhecido valor do ponto de
murcha permanente, quando não existe mais água disponível para as plantas.
• Neste ponto, o Yw do solo é tão baixo que a planta não pode manter a
turgescência, mesmo que toda a transpiração seja parada.
• A planta permanece murcha mesmo à noite, quando a transpiração cessa
quase inteiramente. Isso significa que o Yw do solo é igual ao Ys da folha
(neste caso Yp = 0 e Yw = Ys ).
• Em muitos estudos considera-se o valor de – 1,5 MPa para o potencial hídrico
do solo, correspondente ao ponto de murcha permanente.
• No entanto, visto que o Ys varia com a espécie vegetal, o ponto de murcha
permanente (PMP) depende não apenas do solo, mas, também, da espécie em
estudo.
50. PMP é a situação em que o Yw do solo = Yw da folha = Ys da folha
51. A capacidade de campo é o conteúdo de água do solo após ele ter sido
saturado com água e o excesso ter sido drenado pela ação da gravidade.
É maior em solos argiloso, solos que possuem alto conteúdo de húmus e muito
menor nos solos arenosos.
52. Evapotranspiração (ET) – Processo
simultâneo de transferência de
água para a atmosfera através da
evaporação (E) e da transpiração
(T)
• Em solos com cobertura vegetal é praticamente impossível separar o vapor d’água
proveniente da evaporação do solo daquele originado da transpiração.
• Neste caso, a análise do aumento da umidade atmosférica é feita de forma
conjunta, interligando os dois processos num processo único, denominado de
evapotranspiração.
ET = E + T
53. Evapotranspiração Potencial (ETP) – quantidade de água transferida para a
atmosfera por evaporação e transpiração, em uma unidade de tempo, de uma
superfície extensa, completamente coberta de vegetação de porte baixo e bem
suprida de água (Penman, 1956).
Evapotranspiração real (ETR) – quantidade de água transferida para a
atmosfera por evaporação e transpiração, nas condições reais (existentes) de
fatores atmosféricos e umidade do solo. A ETR é igual ou menor que a
evapotranspiração potencial (Gangopadhyaya et al, 1968).
54. Evapotranspiração Potencial ou de Referência (ETO): termo definido por
Thornthwaite e posteriormente por Penman (1948), traduzindo a perda d'água
de uma superfície coberta com grama batatais (Paspalum notatum L.), em fase
de crescimento ativo, hem suprida de umidade, no centro de uma área tampão
irrigada, suficientemente grande para que os transportes horizontais de vapor
d'água sejam negligíveis. Se a área tampão não for suficiente, os balanços de
energia laterais incrementarão a perda d'água da superfície e a
evapotranspiração decorrente receberá o nome de evapotranspiração de oasis
(ETO).
55. Evapotranspiração Real (ETR): Refere-se à perda de água por
evapotranspiração de uma superfície em quaisquer condições de vegetação e
suprimento de água.
56. Evapotranspiração Máxima (Etm): Evapotranspiração máxima (ou demanda
climática ideal, como preferimos) refere-se à perda de água observada por
evapotranspiração por uma superfície vegetada (OU cultura) qualquer, em um
estágio de desenvolvimento qualquer, desde que se observem condições ideais
(não restritivas) de umidade do solo, para o desenvolvimento das plantas. Para
uma cultura, tem um valor mínimo na ocasião da emergência, assumindo um
valor máximo, no estágio de maior índice de área fpliar (m2 de folhas/rn2 de
terreno), que ocorre usualmente no fim do desenvolvimento vegetativo, início
da floração. Convém observar que a evapotranspiração ideal somente ocorrerá
quando a água no solo não for limitante.
57. Fatores Ambientais
- Radiação Solar
- Temperatura do ar
- Umidade relativa do ar
- Vento
Fatores fisiológicos
58. Radiação solar (Rs) - da radiação solar absorvida pelas folhas das plantas, de
1 % a 5 % são usadas no processo de fotossíntese, e de 75 % a 85 % são
utilizadas no processo de aquecimento das folhas e do ar atmosférico logo
acima do dossel da cultura (fluxo de calor sensível), e, também, no processo
de evapotranspiração (fluxo de calor latente). Um aumento na Rs aumenta a
demanda atmosférica e a temperatura do ar.
O requerimento de água das culturas (ET) é um processo que envolve
energia, como já foi destacado. Essa energia é proveniente da radiação solar
global (Rs).
59. A Figura ilustra o balanço de energia de
uma superfície coberta por vegetação,
salientando as principais formas de
fracionamento do saldo radiação.
60. Temperatura do ar (Ta) - o efeito da temperatura do ar sobre a capacidade de
retenção de umidade do ar é ilustrado na Figura. O aumento da temperatura
do ar aumenta a capacidade de retenção de umidade do ar, o que resulta em
maior demanda atmosférica. Pela Figura, verifica-se que, se o ar, a 50 % de
umidade relativa e a 43 °C, for resfriado a uma temperatura abaixo de 30 °C
(ponto de orvalho), não pode armazenar mais umidade (água), acarretando
condensação.
61. Umidade relativa do ar (UR) - O aumento da temperatura torna maior a
quantidade de vapor d´água que pode estar presente no mesmo volume de ar.
Assim, quanto maior temperatura, maior es (maior a capacidade do ar conter
água) e menor UR pois:
Onde:
ea = a pressão de vapor do ar (medida em pascal).
es = a pressão de vapor do ar obtida em condições de equilíbrio ou saturação.
62. Vento - o processo de transpiração ocorre quando há difusão do vapor d'água através dos estómatos.
O vento modifica a camada de ar vizinha à superfície, substituindo uma camada muitas vezes saturada por
uma com menor conteúdo de vapor d’água. Na camada em contato com a superfície (aproximadamente 1
mm), o movimento de vapor é por moléculas individuais (difusão molecular), mas acima dessa camada
limite superficial, o responsável é o movimento turbulento do ar (difusão turbulenta).
63. O efeito do vento sabre a transpiração estomática e a abertura estomatal encontra-se ilustrado na Figura.
Observa-se que, para pequenas aberturas estomatais, não há grandes diferenças na taxa de transpiração
quando se comparam as diferentes condições de vento. Essa diferença aumenta abruptamente com o
aumento da abertura dos estomatos para a condição de velocidade de vento.
64. Variação segundo a disponibilidade de água no solo e as condições de clima
O requerimento de água das culturas, ou ET, geralmente aumenta à proporção
que aumenta a demanda evaporativa da atmosfera, desde que ocorram
condições de elevada umidade do solo.
A Figura ilustra a variação da ET de uma cultura de acordo com a
disponibilidade de água no solo e a demanda da atmosfera em
diferentes condições de clima.
A disponibilidade de água no solo para as culturas é estabelecida pelo
conteúdo de umidade retida pelo solo entre a capacidade de campo
(CC) e o ponto de murcha permanente (PMP) de cada cultura.
65. Os fatores relacionados às plantas interferem, definem e modificam a taxa de
evapotranspiração, afetando diretamente as resistências ao movimento da
água do solo para a atmosfera. Entre eles, destacam-se:
Fechamento estomatal - Praticamente a totalidade da transpiração ocorre através dos
estômatos por causa da relativa impermeabilidade da cutícula. Quase nenhuma transpiração
ocorre quando os estômatos estão fechados. A medida que a abertura dos estômatos aumenta,
uma maior quantidade de vapor d'água pode ser transportada para a atmosfera. Entre os
fatores que influenciam a abertura e o fechamento dos estômatos, estão a luz e o nível de
umidade nas folhas.
66. Tamanho e numero dos estômatos - A maioria das folhas de várias espécies de plantas,
produtivas comercialmente, apresenta estômatos em ambas as faces.
Quantidade de folhas - Quanto maior a área foliar de uma determinada espécie, maior será a
evapotranspiração.
Enrolamento e dobramento das folhas - Muitas plantas têm mecanismos nas suas folhas que
favorecem a redução da taxa de transpiração quando a disponibilidade de água no solo torna
limitante.
68. Existem métodos diretos para determinação e métodos indiretos para a
estimativa da evapotranspiração; e cada metodologia apresenta características
próprias.
69. Métodos diretos:
1. Lisímetros.
2. Parcelas Experimentais no Campo.
A obtenção da evapotranspiração por meio de parcelas experimentais, depende de vários fatores. Este
método só deve ser utilizado para a determinação da ET total, durante todo o ciclo da cultura, e nunca a
ET diária ou semanal, pois, nestes casos, os erros seriam grandes. A água necessária, durante todo o ciclo
da cultura, é calculada pela soma da quantidade de água aplicada nas irrigações, precipitações efetivas,
mais a quantidade de água armazenada no solo antes do plantio, menos a quantidade de água que ficou
retida no solo após a colheita.
70. Métodos indiretos:
São aqueles que não fornecem diretamente a evapotranspiração e, para estimá-la, é preciso se utilizar de
um fator (K), a ser determinado para cada região e para cada método indireto. De acordo com os
princípios envolvidos no seu desenvolvimento, os métodos de estimativa podem ser agrupados em cinco
categorias:
1. Empíricos:
Estes métodos foram desenvolvidos experimentalmente, sendo que na seleção destes
métodos deve-se observar para quais condições ambientais foram desenvolvidos e fazer
os ajustes regionais.
1.1) Evaporímetros
1.2) Método de Blaney-Criddle
71. Métodos indiretos:
2. Aerodinâmico:
Este é um método micrometeorológico, com embasamento físico-teórico da dinâmica dos fluidos
e transporte turbulento.
3. Balanço de Energia
4. Método de correlação de turbilhões
72. 5) Métodos Combinados
5.1) Método de Penman
É um método que combina o balanço de energia radiante com
princípios aerodinâmicos.
73. 5.2) Penman modificado
O método de Penman recomendado pela FAO foi derivado do original
(PENMAN, 1948) e é classificado como um método combinado de
determinação da ETo, uma vez que se associam os efeitos do balanço
de energia relacionados com o termo de radiação com os termos
aerodinâmicos e de pressão de vapor d'água do ar. O método é
conhecido como Penman modificado e, em principio, não e empírico,
uma vez que utiliza coeficientes de correção desenvolvidos e ajustados
por Doorenbos e Pruitt (1977), com base em dados provenientes de dez
localidades, cultivados, na sua maioria, com grama.
74. 5.3) Thornthwaite
A equação de Thornthwaite (1948) leva em consideração a
evapotranspiração de grandes áreas, como bacias hidrográficas,
trabalhando-se com evapotranspiração potencial, que segundo o
próprio autor, é muito semelhante à condição de contorno
apresentada por Penman (1948).
75. 5.4) Thornthwaite modificado
Camargo et al. (1999) propuseram uma equação de Thornthwaite
modificada, onde substituíram a temperatura média pela
temperatura efetiva (Tef), baseados na suposição de que a
amplitude térmica, expressa o efeito do alto e baixo déficit de
pressão de saturação de vapor no ar, partindo da premissa de
que quanto mais seca a atmosfera, maior sua temperatura
máxima e menor sua mínima, ou seja, a amplitude térmica
aumenta.
76. 5.5) Blaney-Criddle
O método de Blaney e Criddle e mais simples, pois correlaciona
ETo apenas com dados de clima relacionados a temperatura do
ar e duração de brilho solar. A sua utilização e recomendada para
determinação de ETo para períodos superiores a quinze dias ou
mensais.
77. 5.6) Hargreaves
O método de Hargreaves é considerado muito simples e requer
dados de temperatura e radiação solar. Nos locais sem dados de
radiação, Hargreaves (1974) propôs modificação utilizando a
razão de insolação e a radiação no topo da atmosfera. Outra
modificação utiliza a umidade relativa do ar ao invés da razão de
insolação.
78. 5.7) Penman-Monteith
O Relatório de Consultores Especialistas nos Procedimentos para
Revisão do Roteiro da FAO, com relação a Previsões de
Requerimento de Água pelas culturas (Smith, 1991), chegou a
conclusão unânime que a equação combinada de melhor
performance na estimativa de ETo é a de Penman-Monteith.
79. O coeficiente de ajuste de tanque da FAO "kt", para o caso do tanque instalado em uma área
gramada, foi assim definido por Allen e Pruitt (1991):
kt = 0,108 - 0,000331 U2 + 0,0422 ln(F) + 0,1434 In(URmed) - 0,000631 [ln(F)]2 In(URmed)
em que:
U2 é a velocidade média do vento, medida a 2 m da superfície do solo (ou convertida para esta altura)
(em km/dia).
F é a distância da qual se encontra instalado o centro do tanque classe A até os limites da superfície
gramada (em m).
URmed é a umidade relativa média do ar (em %).
80. •O método do tanque classe A baseia-se na medição da evaporação da
água no interior do tanque.
•A seguinte equação é usada por esse método:
ETo = kt. EV
em que:
• ETo é a evapotranspiração de referência (em mm/dia).
• kt é o coeficiente de ajuste de tanque proposto pela FAO.
• EV é a evaporação da água medida no tanque classe A (em mm/dia).
81. • Thornthwaite (1948), a partir da correlação entre dados de
evapotranspiração medida e temperatura do ar, elaborou
método empírico.
• Thornthwaite estabeleceu a seguinte equação para um mês
de 30 dias; a
C
I
T
FETP
10
16
514,112
1 5
i
it
I
82. Tabela 2: Fatores para correção da evapotranspiração potencial mensal, dada pelo nomograma
Thornthwaite para ajustá-la ao número de dias do mês e duração do brilho solar diário, nos vários
meses do ano e latitude entre 15 graus norte e 37 graus sul. (Fonte: VILLELA; 1975).
Lat. Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
15oN 0,97 0,91 1,03 1,04 1,11 1,08 1,12 1,08 1,02 1,01 0,95 0,97
10oN 1,00 0,91 1,03 1,03 1,08 1,05 1,08 1,07 1,02 1,02 0,98 0,99
5oN 1,02 0,93 1,03 1,02 1,06 1,03 1,06 1,05 1,01 1,03 0,99 1,02
Eq 1,04 0,94 1,04 1,01 1,04 1,01 1,04 1,04 1,01 1,04 1,01 1,04
5oS 1,06 0,95 1,04 1,00 1,02 0,99 1,02 1,03 1,00 1,05 1,03 1,06
10 oS 1,08 0,97 1,05 0,99 1,01 0,96 1,00 1,01 1,00 1,06 1,05 1,10
15 oS 1,12 0,98 1,05 0,98 0,98 0,94 0,97 1,00 1,00 1,07 1,07 1,12
20 oS 1,14 1,00 1,05 0,97 0,96 0,91 0,95 0,99 1,00 1,08 1,09 1,15
22 oS 1,14 1,00 1,05 0,97 0,95 0,90 0,94 0,99 1,00 1,09 1,10 1,16
23 oS 1,15 1,00 1,05 0,97 0,95 0,89 0,94 0,98 1,00 1,09 1,10 1,17
24 oS 1,16 1,01 1,05 0,96 0,94 0,89 0,93 0,98 1,00 1,10 1,11 1,17
25 oS 1,17 1,01 1,05 0,96 0,94 0,88 0,93 0,98 1,00 1,10 1,11 1,18
26 oS 1,17 1,01 1,05 0,96 0,94 0,87 0,92 0,98 1,00 1,10 1,11 1,18
27 oS 1,18 1,02 1,05 0,96 0,93 0,87 0,92 0,97 1,00 1,11 1,12 1,19
28 oS 1,19 1,02 1,06 0,95 0,93 0,86 0,91 0,97 1,00 1,11 1,13 1,20
29 oS 1,19 1,03 1,06 0,95 0,92 0,86 0,90 0,96 1,00 1,12 1,13 1,20
30 oS 1,20 1,03 1,06 0,95 0,92 0,85 0,90 0,96 1,00 1,12 1,14 1,21
31 oS 1,20 1,03 1,06 0,95 0,91 0,84 0,89 0,96 1,00 1,12 1,14 1,22
32 oS 1,21 1,03 1,06 0,95 0,01 0,84 0,89 0,95 1,00 1,12 1,15 1,23
33 oS 1,22 1,04 1,06 0,94 0,90 0,83 0,88 0,95 1,00 1,13 1,16 1,23
34 oS 1,22 1,04 1,06 0,94 0,89 0,82 0,87 0,84 1,00 1,13 1,16 1,24
35 oS 1,23 1,04 1,06 0,94 0,89 0,82 0,87 0,94 1,00 1,13 1,17 1,25
36 oS 1,24 1,04 1,06 0,94 0,88 0,81 0,86 0,94 1,00 1,13 1,17 1,26
37 oS 1,25 1,05 1,06 0,94 0,88 0,80 0,86 0,93 1,00 1,14 1,18 1,27
83. • A equação proposta por Hargreaves e Christiansen (1973) é
de fácil uso e requer dados de temperatura, umidade e
latitude. Ela se aproxima muito da evapotranspiração da
grama, podendo ser usada com dados climáticos do Brasil.
• A evapotranspiração (já modificada para os dados climáticos
disponíveis no Brasil) é dada por:
84. Onde:
F = fator mensal dependente da latitude (em mm/mês – Tabela 1).
TF = temperatura média em °F.
CH = fator de correção da umidade relativa média mensal.
Mas,
TF = 32 + 1,8T (T em °C).
CH = 0,158 x (100 – U)1/2, com o valor máximo de 1,0.
86. Onde:
F = Tabela 1
U = umidade relativa média mensal (%)
T = temperatura média mensal (oC)
4Ux2UUU 00:2400:1800:12
4TTxT2TT minmax00:2400:12
87. Apenas alguns de seus parâmetros são estimados por fórmulas empíricas, tal
como a função do vento.
ETo = c.[W.Rn + (1-W).0,27(1+0,01.U2).(ea - ed)]
em que:
• ETo é a evapotranspiração de referência (em mm/dia).
• c é o fator de ajuste proposto pela FAO (adimensional).
Este fator corrige os valor de ETo tendo em conta os valores da humidade relativa
máxima, URmax, da radiação solar, Rs, e da relação entre as velocidades do vento
durante o dia relativamente aquelas que ocorrem durante a noite.
• W é o fator de ponderação, que depende da temperatura e da altitude.
88. Em que:
• λ é a constante psicrométrica (em mbar/°C) e δ é a declividade da curva de pressão de
saturação de vapor de água com a temperatura (em mbar/ °C)
• Rn é o saldo de radiação (em mm/dia) - corresponde à diferença entre a radiação
afluente e a radiação efluente. Pode ser calculada desde que se disponha de dados da
radiação solar, do número de horas de insolação, da temperatura, e da umidade.
• U2 é a velocidade média do vento, medida a 2 m da superfície do solo (ou convertida
para essa altura) (em km/dia).
89. • (ea - ed) é o déficit de saturação que traduz a diferença existente entre a pressão de vapor à saturação a temperatura média do
dia (mbar) e pressão real de vapor da água a temperatura de ponto de orvalho (mbar). O valor de ea é tabelado em função da
temperatura média do ar em ºC. O valor de ed é igual ao produto de ea pela UR, em que UR é a humidade relativa do ar em %, tal
que:
ed = ea x URmédia/100
• (1-W) é um fator de ponderação correspondente aos efeitos do vento e da humidade. Os seus valores encontram-se relacionados
com a temperatura média e a altitude.
• W é um fator de ponderação correspondente aos efeitos da radiação. Os seus valores encontram-se relacionados com a
temperatura média e a altitude.
• O termo 0,27(1 + 0,01.U2) é denominado de função do vento [f(u)].
• O fator de ajuste da FAO "c" foi definido por Allen e Pruitt (1991) como:
c = 0,892 - 0,0781 Ud + 0,00219 Ud Rs + 0,000402 URmax Rs + 0,000196 Ud/Un Ud URmax + 0,0000198 Ud/Un Ud URmax Rs +
0,00000236 Ud2 URmax Rs - 0,0000086 (Ud/Un)2 UdURmax - 0,0000000292 Ud/Un Ud2 URmax2 Rs - 0,0000161 URmax Rs2
em que:
• Ud é a velocidade média do vento durante o dia (em m s-1).
• Un é a velocidade média do vento durante a noite (em m s-1).
90. Foi desenvolvido originalmente para estimativas de uso
consultivo em regiões semiáridas, e utiliza a seguinte equação:
Onde:
ETP = evapotranspiração mensal (mm/mês);
T = temperatura média anual em oC;
p = percentagem de horas diurnas do mês sobre o total de horas diurnas do ano.
91. A equação possui o seguinte formato:
ETo = a + b [p (0,46 T + 8,13)]
em que:
• ETo é a evapotranspiração de referência (em mm/dia).
• a e b são fatores de ajuste da FAO (adimensionais).
• p é a porcentagem de horas de brilho solar diária em relação ao total anual, para um dado mês e
latitude.
• T é a temperatura média do dia (em °C).
Os fatores de ajuste da FAO, "a" e "b", foram definidos por Allen e Pruitt (1991) como:
• a = 0,0043 URmin - n/N - 1,41
• b = 0,908 - 0,00483 URmin + 0,7949 n/N + 0,0768 [ln(Ud + 1)]2 -0,0038 URmin n/N-0,000433 URmin Ud +0,281 ln(Ud + 1)
ln(n/N+1) - 0,00975 ln(Ud+1) [ln(URmin + 1)p ln(n/N + 1)
em que:
n/N é a razão entre o numero de horas de brilho solar atual e o máximo possível (adimensional).
URmin é a umidade relativa mínima do ar (em %).
Blaney e Criddle
92. O método da radiação tem sua origem na equação de Makkink (Allen e Pruitt, 1991) e é recomendado para regiões que dispõem de
dados climáticos relacionados ao componente térmico, ou seja, à temperatura do ar e à radiação solar.
A sua equação é expressa por:
ETo = r (W Rs)
em que:
• ETo é a evapotranspiração de referência (em mm/dia).
• W é o fator de ponderação que depende da temperatura e da altitude (já definido anteriormente).
em que:
• λ é a constante psicrométrica (em mbar/°C) e δ é a declividade da curva de pressão de saturação de vapor
de água com a temperatura (em mbar/°C)
• Rs é a radiação solar global à superfície (em mm/dia).
• r é o fator de ajuste proposto pela FAO, que foi definido por Frevert etal. (1983) como:
r = 1,066 - 0,00128 URmed + 0,045 Ud - 0,0002 URmed Ud -0,0000315 (URmed)2 - 0,001103 (Ud)2
em que:
• URmed é a umidade relativa média do ar (em %).
• Ud é a velocidade média do vento durante o dia (em m s-1).
93.
6
104,86
wv
l
l
R
ETP
Onde:
• ETP = Evapotranspiração potencial diária (mm/dia)
• RL = Radiação líquida (W/m2);
• lv = Calor latente de vaporização (J/kg)
lv = 2,501 . 106 – 2370 . T ;
• ρw = massa específica da água (ρw = 977 kg/m3);
• T = Temperatura do ar (°C);
94. Onde:
• ETP = Evapotranspiração potencial
(mm/dia);
• es = Pressão de vapor saturado (Pa)
• ea = Pressão de vapor atual (Pa)
ea = UR . es
2
1
2
ln
102,0
z
z
u
B
as eeBETP
T
T
s ee 3,237
27,17
611
Onde:
u = Velocidade do vento na altura z2 (m/s);
z2 = Altura da medição da velocidade do vento
(geralmente é adotado 2 m a partir da superfície);
z1 = Altura de rugosidade da superfície natural.
95.
ar EEETP
Onde:
• ETP = Evapotranspiração potencial (mm/dia);
• Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia);
• Ea = Evaporação calculada pelo método aerodinâmico (mm/dia);
• ∆ = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/°C)
• g = 66,8 Pa/°C
96.
rEETP
Onde:
• ETP = Evapotranspiração potencial (mm/dia)
• Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia);
• ∆ = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/°C)
• = 66,8 Pa/°C
• = 1,3
97. Sediyama (1995) fornece uma criteriosa análise dos concertos e
dos procedimentos metodológicos de cálculos da ETo, e ressalta
as dificuldades de utilização dos lisímetros, dos métodos de
balanço de energia e aerodinâmicos ou combinados e da
equação de Penman-FAO, sugerindo, então, que se estabeleça
um critério e uma metodologia para atender a uma nova
definição de cultura de referência e a estimativa de ETo, com
base nos procedimentos para revisão do Boletim FAO-24, de
acordo com Smith (1991).
98. A nova ETo é conceituada como a taxa de evapotranspiração
(ET) de uma cultura hipotética, com uma altura uniforme de 0,12
m, resistência do dossel da cultura de 70 sm-1 e albedo de 0,23.
Esse conceito de ETo assemelha-se bastante ao de ET de uma
superfície extensa coberta com grama de altura uniforme, em
crescimento ativo, e cobrindo completamente a superfície do
solo e sem restrição de umidade.
99. O método combinado de Penman-Monteith
tem fornecido melhores resultados de
estimativa da ETo para o caso dessa cultura
hipotética de referência, atendendo tanto a
definição original de ET potencial de Penman
quanto ao concerto de ETo da FAO.
Para fins de padronização dos procedimentos
de cálculos da nova proposta da ETo para
estimativas de 24 horas, a seguinte equação
combinada de Penman-Monteith foi proposta
(SMITH, 1991):
em que:
• ETo é a evapotranspiração de referência da
cultura hipotética (em mm d-1).
• Rn é o saldo radiação (em MJ m-2 d-1).
• G é o fluxo de calor no solo (em MJ m-2 d-1).
• T é a temperatura do ar (em °C).
• U2 é a velocidade do vento a 2 m de altura
(em m s-1).
• (ea - ed) é o déficit de pressão de vapor (em
kPa).
• δ é a declividade da curva de pressão de
vapor de saturação (em kPa°C-1).
• λ é o calor latente de evaporação da água
(em MJ kg-1).
• ɣ* é a constante psicrométrica modificada,
em que kPa°C-1 = 1 + 0,33 U2.900 é o fator
de conversão KJ-1 kg K.
da2n0 eeU
275T
900
*γδ
γ
λ
1
GR
*γδ
δ
ETP
Penman-Monteith
100. Penman-Monteith
W
a
s
a
ds
pAL
1
r
r
1
r
ee
cGR
E
E [m.s-1
] taxa de evaporação da água;
λ [MJ.kg-1
] calor latente de vaporização;
Δ [kPa.ºC-1
] taxa de variação da pressão de saturação do vapor;
RL [MJ.m-2
.s-1
] radiação líquida na superfície;
G [MJ.m-2
.s-1
] fluxo de energia para o solo;
A [kg.m-3
] massa específica do ar;
W [kg.m-3
] massa específica da água;
cp [MJ.kg-1
.ºC-1
] calor específico do ar úmido (cp = 1,013.10-3
MJ.kg-1
.ºC-1
);
es [kPa] pressão de saturação do vapor;
ed [kPa] pressão do vapor;
γ [kPa.ºC-1
] constante psicrométrica ( = 0,66)
rs [s.m-1
] resistência superficial da vegetação (descrita no item B.4)
ra [s.m-1
] resistência aerodinâmica (descrita no item B.3)
103. • Equação da continuidade no
lago
• ou ainda,
A.PA.EOI
t
V
A
tV
P
A
OI
E
A
V
000.1P
A
OI
592.2E
• Para:
A – km2
P – mm/mês
E – mm/mês
I e O – m3/s
• Temos, então:
• sabemos que: V = a . Ab
104. • Hexadecanol
–Redução de até 40%
–Inconvenientes
• Coberturas Sólidas
–Alagoas (tanques 2,0 m e h = 1,10 m)
placas de isopor (10,0 cm x 20,0 cm) - 39%.
Parafina - 9%
Plantas aquáticas + 4%.
105. Processo de Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera.
A transpiração ocorre desde as raízes até as folhas, pelo
sistema condutor, pelo estabelecimento de um gradiente de
potencial desde o solo até o ar. Quanto mais seco estiver o ar
(menor Umidade Relativa), maior será esse gradiente.
106. Transpiração
–Principal fator determinante do movimento da
água através da planta
–Pode ocorrer em qualquer parte do organismo, no
entanto mais 90% ocorre na folha
Quantidade de água utilizada para metabolismo e
crescimento 5 % e perdida pela transpiração para a
atmosfera 95%
CO2
H2O
1 : 300
107. Benefício da Transpiração para a Planta
–Trade-off entre CO2 e Água (trocas gasosas): Perde
água pra ganhar CO2
–Perda de água torna a planta mais vulnerável
Eficiência na relação transpiração e absorção de CO2
– é a razão entre moles de CO2 fixado pelos moles de
água trasnpirada
–Plantas C3, C4 e MAC teem eficiência de 0,002,
0,004 e 0,02 respectivamene. Entre as MAC estão as
adaptadas a clima seco.
CO2
H2O
1 : 300
108. É a eliminação de água na forma
de vapor através das folhas,
principal superfície de contato do
vegetal com o ambiente.
Ocorre pelos Estômatos (cerca de
99%) e pela cutícula de cutina da
epiderme(1%).
109. Transporte de água no sistema
Solo-Planta-Atmosfera
110. córtex pelo
absorvente
epiderme
endoderme
Água e Sais
111. xilema
floema
RaizFolha
112. FUNÇÕES : transpiração e
trocas gasosas durante a
respiração(entra O2, sai CO2) e
fotossíntese (entra CO2, sai O2).
Abertura e Fechamento dos Estomatos
113. • São anexos epidérmicos das folhas constituídos por
duas células-guardas ou estomáticas repletas de
cloroplastos, que delimitam entre elas uma fenda
chamada ostíolo.
• Ao lado aparecem duas ou mais células conhecidas
por anexas, companheiras ou subsidiárias.
• O ostíolo abre-se, no interior da folha, numa grande
cavidade denominada câmara subestomática.
114. • Xilema ou Lenho: condução
de seiva inorgânica(bruta)
das raízes até as folhas.
• Floema ou Líber: condução
de seiva elaborada(orgânica)
das folhas para o caule e
raízes .
115. • Células mortas por impregnação de lignina.
• Associadas à fibras de esclerênquima.
• Apresenta dois tipos de células.
1. Elementos do Vasos
• paredes transversais e citoplasma
desaparecem, formando tubos superpostos
que se comunicam através de perfurações e
pontuações em suas paredes.
• Só existem em Angiospermas.
2. Traqueídes
• paredes transversais não desaparecem, a
comunicação entre as células é feita através de
pontuações.
• Aparecem de Pteridófitas a Angiospermas
(por isso chamadas de traqueófitas).
116. O xilema é um tecido
complexo que além de atuar
como tecido condutor atua
como sustentação do
vegetal.
117. • Capilaridade
• Pressão Positiva da Raiz
• Teoria de Dixon da Transpiração (coesão-adesão-sucçao-
tensão)
118. • Fenômeno físico que resulta das propriedades
de adesão e coesão das moléculas de água
• Em um vaso xilemático com cerca de 30 a 50
micrômetros de diâmetro, o fenômeno da
capilaridade é suficiente para elevar a coluna de
água a pouco mais de 0,5m acima do solo
• Sozinha não é suficiente para a ascensão da seiva
bruta
Onde: T é a tensão superficial da água (7,28 . 10-8MPa m-1)
r é o raio de curvatura do menisco
119. A tensão superficial resulta da existência de
forças de atração de curto alcance entre as
moléculas do líquido chamadas forças moleculares
de London van der Waals de coesão, forças
moleculares de coesão ou simplesmente forças de
coesão.
A distância limite de atuação dessas forças, isto é, a
distância máxima que uma molécula consegue
exercer atração sobre as outras, delimita uma esfera
de raio r conhecida pelo nome de esfera de ação das
forças moleculares ou simplesmente esfera de ação
molecular.
Para a água, r não excede 0,5 nm.
120. • Moléculas como M1 ou M2, cujas esferas de
ação molecular se encontram totalmente
dentro do líquido, atraem e são atraídas
simetricamente por todas as moléculas
vizinhas e a resultante sobre elas é nula.
• Molécula cuja esfera de ação não esteja
inteiramente no interior do líquido, como M3
por exemplo, as forças sobre ela não se
equilibram. Isso porque a calota inferior da
esfera de ação (área hachurada) está cheia de
moléculas que atraem tal molécula, mas a
calota correspondente superior, caindo fora
do líquido, não está cheia de moléculas como
a inferior para atraí-la. Como consequência,
esta molécula é atraída para o interior do
líquido pela resultante dessas forças de
coesão não equilibradas.
121. Pode-se medir a pressão positiva da raiz
de uma planta pelo deslocamento da
coluna de mercúrio em um tubo de vidro
adaptado a um caule recém cortado.
• Causada pela alta concentração de sais minerais
no cilindro central
• A diferença de concentração salina entre o
cilindro e o córtex força a entrada de água por
osmose, gerando a pressão que faz a seiva subir
pelos vasos xilemáticos
• Raízes empurram a seiva bruta para cima
• Suficiente para elevar a coluna de água nos vasos
xilemáticos a alguns metros de altura
122. Ocorre na maioria das plantas somente quando:
• o solo está encharcado.
• a umidade do ar é elevada.
Nessas condições, muitas
plantas de pequeno porte
necessitam eliminar o
excesso de água que chega
às folhas através de
hidatódios, num fenômeno
conhecido como Gutação.
123. Seiva bruta é puxada desde as
raízes até as folhas como
resultado da evaporação de
água ocorrida nas células
foliares.
A sucção de água exercida
pelas folhas puxa a água para
cima através de uma coluna
líquida contínua dentro dos
vasos xilemáticos.
124. • Sucção: decorrente da transpiração e da fotossíntese;
• Coesão: entre as moléculas de água;
• Adesão: parede do vaso atrai a água;
• Tensão: a sucção gera a tensão, já que há coesão.
125. Na folha a água envolve a superfície das células
do mesófilo com uma fina película, aderida às
microfibras de celulose e outras superfícies
hidrofílicas.
Quando a água é perdida pela atmosfera a
interface ar-água retrai-se nos intertícios da
parede celular. Isto cria meniscos microscópicos
curvos na superfície da ar-água.
A medida que evapora a superfície ar-água
desenvolve meniscos de raios cada vez menores e
a tensão superficial nesta interfase produz
pressões cada vez mais negativas, a qual tende a
deslocar cada vez mais líquida para esta superfície
126. • Forças moleculares de London van der Waals de
coesão, forças moleculares de coesão ou
simplesmente forças de coesão.
• Força tensil da água 30 Mpa (1MPa=9,87 atm = 10
mca) ou seja 300 mca.
• Coluna de ar no Xilema rompe a coesão da massa
líquida de água.
Estrutura da água e hidratação.
A. Molécula da água como dipolo.
B. Rede de moléculas de água por meio de ligações por pontes de
hidrogênio.
C. Disposição de moléculas de água no gelo cristalino, átomos de oxigênio e
ligações por pontes de hidrogênio (vermelho).
D. Estruturas reticuladas tridimensionais de moléculas de água; zonas
internas diárias sem ligações por pontes de hidrogênio.
E. Cátion com capa de hidratação.
F. Ânion com capa de hidratação.
G. Partícula eletroneutra hidratada com distribuição desigual de carga
(dipolo) (C segundo Watson. D segundo Nemethy e Schcraga).
127. Coesão e adesão das moléculas de água
128. • Causada pela alta concentração de
sais minerais no cilindro central.
• A diferença de concentração salina
entre o cilindro e o córtex força a
entrada de água por osmose, gerando a
pressão que faz a seiva subir pelos
vasos xilemáticos.
129. Ilustração dos diferenciais de energia que
impulsionam o movimento da água do
solo, nas raízes, o caule, nas folhas e saída
para a atmosfera.
A água se move de uma tensão menos
negativa de umidade do solo a uma
tensão mais negativa na atmosfera.
130. • A água no sistema solo-planta-atmosfera busca constantemente o equilíbrio termodinâmico
obedecendo à tendência universal de se mover de locais onde apresenta maior energia para
aqueles onde os níveis energéticos é mais baixo.
• A energia associada ao sistema água-planta-atmosfera é de natureza cinética e potencial. A
contribuição do componente cinético é normalmente insignificante devido à baixa velocidade do
movimento da água líquida na planta.
• Entretanto, a água neste sistema possui energia potencial desde que se desloca em resposta a
certas forças inerentes ao organismo vegetal.
• Na maioria dos sistemas biológicos, o fluxo de água é controlado pelo potencial hídrico (Yw), com a
água se movendo de regiões de maior para regiões de menor potencial hídrico.
• Uma exceção importante é o fluxo da seiva floemática que é controlado pela pressão.
131. Yw
Yw
Yw
Yw
Yw
Ys
132. Yw - Potencial Hídrico
Ys - Potencial de Solutos
Yp - Potencial de Pressão
Ym - Potencial Mátrico
Yg - Potencial Gravitacional
• Principais fatores: concentração, pressão, forças de superfície
e coloidais e gravidade
Yw = Ys + Yp + Ym + Yg
133. • O termo Ys , conhecido como potencial de soluto ou potencial osmótico, representa o efeito dos
solutos dissolvidos sobre o potencial hídrico.
• As moléculas dipolares da água são atraídas e retidas pelos solutos (cátions e ânions), induzindo um
decréscimo na atividade da água.
• Assim, o potencial osmótico tem quase sempre valor negativo.
• Ele é zero quando a água é pura.
134. • O termo Yp corresponde ao potencial de pressão.
• Quando a pressão for positiva há aumento do Yw, quando negativa (tensão) há diminuição do Yw.
• Quando nos referimos à pressão positiva dentro da célula, Yp é usualmente denominado de
potencial de turgescência.
• A pressão positiva em solos inundados (com lâmina de água acima do solo) é comumente referida
como pressão hidrostática.
• O Yp pode ser positivo, como ocorre nas células túrgidas, podendo alcançar também valores
negativos, o que ocorre nos vasos do xilema de plantas transpirando, ou pode ser igual a zero, como
nas células em estado deplasmólise incipiente.
135. • O potencial mátrico (Ym) é o componente do potencial hídrico que define as influências que as
forças superficiais e espaços intermicelulares exercem sobre o potencial químico da água.
• O potencial mátrico é devido primariamente à pressão negativa local,causada pela capilaridade, e
pela interação da água com as superfícies sólidas (partículas dos solo, macromoléculas coloidais,
etc.).
• O Ym é, em geral negativo, podendo ser zero em sistemas isentos de partículas coloidais. Seu valor
é desprezível em células diferenciadas que apresentam grandes vacúolos.
• O Ym é importante na caracterização do processo de embebição de sementes e nas relações
hídricas de solos.
• A tensão negativa formada nas paredes celulares e transmitida aos vasos do xilema é também
referida como potencial mátrico.
136. • O Yg representa o potencial gravitacional e expressa a ação
do campo gravitacional sobre a energia livre da água.
• É definido como o trabalho necessário para manter a água
suspensa em determinado ponto em relação a atração da
gravidade.
• O efeito da gravidade sobre o Yw depende da densidade da
água (w), da aceleração da gravidade (g) e da altura (h) em
relação a um ponto de referência.
137. Quando estuda- se o transporte de água em células vegetais,
podemos simplificar a equação do potencial hídrico para:
138. Sistema solo-planta-atmosfera, mostrando os valores de Yw
e de seus componentes em diferentes pontos do sistema
(Taiz & Zeiger, 1998)
139. 10 m
20 m
30 m
Yp = -0.2 MPa
Yg = +0.1
Yw = -0.1
Yp decresce 0,01 MPa por metro.
(Estas condições, muitas vezes,
mas não sempre, ocorrem à noite,
quando a árvore não está
transpirando)
140. Yp = -0.4 MPa
Yg = +0.1
Yw = -0.3
10 m
20 m
30 m
Yp = -0.6 MPa
Yg = +0.2
Yw = -0.4
Yp = -0.8 MPa
Yg = +0.3
Yw = -0.5
141. Flux = ΔΨ * K
Flux = ΔΨ * 1/R
The flux of water (volume or mass per
unit time) through a plant (or plant
part) is equal to the water potential
differential multiplied by the
conductance of the plant or plant part
(Resistance = 1/Conductance)
142. Jones 1983
143. • Em solos muito secos, o Yw pode cair até o conhecido valor do ponto de murcha permanente,
quando não existe mais água disponível para as plantas.
•Neste ponto, o Yw do solo é tão baixo que a planta não pode manter a turgescência, mesmo que
toda a transpiração seja parada.
• A planta permanece murcha mesmo à noite, quando a transpiração cessa quase inteiramente. Isso
significa que o Yw do solo é igual ao Ys da folha (neste caso Yp = 0 e Yw = Ys ).
• Em muitos estudos considera-se o valor de – 1,5 MPa para o potencial hídrico do solo,
correspondente ao ponto de murcha permanente.
• No entanto, visto que o Ys varia com a espécie vegetal, o ponto de murcha permanente (PMP)
depende não apenas do solo, mas, também, da espécie em estudo.
144. • A capacidade de campo é o conteúdo de água do solo após
ele ter sido saturado com água e o excesso ter sido drenado
pela ação da gravidade.
• É maior em solos argilosos, solos que possuem alto conteúdo
de húmus e muito menor nos solos arenosos.
