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Previous issue date: 2011-09-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The resulting global climate change due to global warming phenomenon and ozone
layer depletion are posing serious challenge to the scientific community as well as to the
human society in general. Temperature equilibrium in the Earth’s atmosphere is
maintained by a balanced absorption and emission of all the electromagnetic radiation
reaching surface of the Earth. Over the last few decades, as a by-product of the rapid
industrial and economic growth in several countries, the concentration of the greenhouse
gases in the atmosphere is gradually increasing, which, in turn, is increasing the global
surface temperature. Carbon dioxide, Methane, nitrous oxide, hydroflurocarbons (HFC),
Chloroflurocarbons (CFC) are some of the most commonly known greenhouse gases that
are being released to the earth’s atmosphere with ever increasing volume by the worldwide
anthropogenic and industrial activities. In this respect, it is important to know the physical
characteristics of these greenhouse gases in order to assess scientifically which properties
are most important in determining their efficacy and how we can minimize the heat
absorption capacity of these molecular species. Keeping in mind the social importance of
these facts regarding greenhouse gas (GHG), we have made a detailed analysis of a few
electrical and spectral properties of some gases like methane (CH4), Perfluorocarbon (CF4)
and some other intermediate fluorocarbons and Chlorofluorocarbons such as CH3F, CH2F2,
CHF3, CClF3, CCl2F2 e CCl3F in a micro-solvated environment using high level quantum
chemical methods. The ab initio quantum chemical calculations using the second-order
Moller-Plesset Perturbation Theory (MP2) and Density Functional Theory (DFT), with
sufficiently large basis. Fully unconstrained geometry optimizations and harmonic
frequencies are obtained for the hydrogen bonded structures of the greenhouse gases and
the solvent molecules using different basis sets. We have calculated the binding energies
besides several electrical properties like the dipole moment, mean polarizability,
interaction polarizability and polarizability anisotropy for each of these systems and
investigated the dependence of the total infra-red absorption intensity of each greenhouse
gases on the number of polar bonds and hydrogen bonds. The insights gained by this
investigation may help in better understanding the global warming process at a molecular
level. / A mudança do clima global devido ao fenômeno do aquecimento global e da
prostração da camada de ozônio, está levantando um desafio sério à comunidade científica,
bem como à sociedade humana em geral. O equilíbrio da temperatura na atmosfera da
Terra é mantido por uma absorção e por uma emissão balanceadas de toda a radiação
eletromagnética que alcança a superfície da Terra. Nas últimas décadas, como um
subproduto do crescimento industrial e econômico rápido de diversos países, a
concentração dos gases de efeito estufa na atmosfera está aumentando gradualmente, e, por
sua vez, está gerando aumento da temperatura da superfície global. O dióxido de carbono,
metano, óxido nitroso, hidrofluorocarbonos (HFC), Clorofluorocarbonos (CFC) são alguns
dos gases de estufa mais conhecidos que estão sendo liberados na atmosfera da Terra com
volume crescente pelas atividades antropogênicas e industriais. A este respeito, é
importante conhecer as características físicas desses gases de efeito estufa a fim de avaliar,
cientificamente, que propriedades são mais importantes para determinar sua eficiência e
como podemos minimizar a capacidade de absorção do calor dessas espécies moleculares.
Tendo em mente a importância social desses fatos, a respeito dos gases de efeito estufa
(Greenhouse Gas - GHG´s), fizemos uma análise detalhada de algumas propriedades
elétricas e espectrais de alguns desses gases, que incluem o metano (CH4), o
perfluorocarbono (CF4), o tetracloreto de carbono (CCl4) e os fluorocarbonos (CF4) e
clorofluorocarbonos intermediários, tais como CH3F, CH2F2, CHF3, CClF3, CCl2F2 e
CCl3F em um ambiente microssolvatado. Os cálculos foram feitos usando métodos ab
initio como teoria de perturbação segunda-ordem de Moller-Plesset (MP2) e a Teoria
Funcional da Densidade (DFT), com conjunto de bases, suficientemente grande. As
otimizações das geometrias e os cálculos das frequências harmônicas, são feitas para as
estruturas de aglomerados de moléculas de gases de efeito estufa, estabilizados por
ligações de hidrogênio, e das moléculas solventes que usam bases diferentes. Calculamos
as energias de ligação, além de diversas propriedades elétricas como o momento de dipolo,
o polarizabilidade média, a polarizabilidade da interação e a anisotropia de polarizabilidade
para cada um desses sistemas e investigamos a dependência da intensidade total da
absorção infravermelha de cada gás de efeito estufa no número de ligações polares e de
ligações de hidrogênio. Os estudos feitos por esta investigação podem ajudar a melhor
compreender o processo de aquecimento global em nível molecular.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:http://localhost:tede/4356 |
| Date | 26 September 2011 |
| Creators | Medeiros Junior, Flávio Soares |
| Contributors | Chaudhuri, Puspitapallab, Coutinho, Kaline, Souza, Sérgio Michielon de |
| Publisher | Universidade Federal do Amazonas, Programa de Pós-graduação em Física, UFAM, Brasil, Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM, instname:Universidade Federal do Amazonas, instacron:UFAM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1842481183590694693, 600 |
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