Ciências da Terra

Tyndall e o tubo de sal-gema: como medidas de 1859 a 1861 mostraram que vapor d'água e CO2 absorvem calor

Publicado em 14/10/2026 · Última alteração em 14/10/2026

Assuntos: Tempo e clima

Em 1859, John Tyndall enviou calor radiante por um tubo de 4 pés (cerca de 1,2 m), fechado com placas de sal-gema, e mediu quanto cada gás o absorvia. Ar seco, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio quase nada absorveram (cerca de 0,33%); o gás oleificante cortou cerca de 81% numa das provas. Nas medidas de 1861, o CO2 absorveu, em pequenas quantidades, cerca de 150 vezes mais que o oxigênio, e o vapor d'água do ar do laboratório, ao menos 13 vezes mais que o ar seco.

Calor radiante é a energia que um corpo quente emite como radiação, mesmo sem luz visível; hoje chamamos essa faixa de infravermelho. Desde Fourier, na década de 1820, suspeitava-se que gases do ar retinham parte do calor da superfície, mas medir isso era difícil: Melloni concluíra que o ar absorvia de modo imperceptível o calor radiante numa distância de 18 ou 20 pés. Tyndall montou um tubo de 4 pés com placas de sal-gema nas pontas, porque o vidro barra esse calor, ligou-o a uma bomba de ar e comparou o calor que chegava a uma pilha termoelétrica com o tubo vazio e com o tubo cheio de gás. Ele chamava o CO2 de "ácido carbônico". A nota de 1859 anunciou o método; as medidas quantitativas saíram na Bakerian Lecture de 1861.

Menos de 3 cm³ de gás moveram a agulha 50 graus

Numa das provas, Tyndall abriu uma torneira por um instante e deixou entrar no tubo, no máximo, um sexto de polegada cúbica de gás oleificante (menos de 3 cm³, conta nossa). A agulha do galvanômetro saiu do zero e parou em 50°.

O aparelho e a balança entre duas pilhas

Um tubo de 4 pés, bomba de ar, placas de sal-gema nas pontas e uma pilha termoelétrica ligada a um galvanômetro. O problema era de sensibilidade: com pouco calor, a fração absorvida era pequena demais para ver; com muito, a agulha ia para uma faixa em que cada grau valia muito mais calor (no instrumento dele, de 60° a 61° pedia cerca de vinte vezes o calor de 11° a 12°). A solução foi opor duas pilhas e trazer a agulha a zero com o tubo cheio de ar.

O que ele mediu

Ar seco, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio absorveram cerca de 0,33% do calor; o gás oleificante cortou cerca de 81% numa prova. Em pequenas quantidades, o ácido carbônico absorvia cerca de 150 vezes mais que o oxigênio, e o óxido nitroso cerca de 250 vezes mais que o ar. A ordem dos gases que mais irradiavam calor era a mesma dos que mais absorviam. Era a tese de que o ar "transparente" não é transparente a todo calor.

Do tubo à atmosfera: inferência, não medição

Com uma medida de um dia, Tyndall estimou que o vapor d'água absorvia ao menos 13 vezes o que o ar absorve, e argumentou que, sendo transparente à luz, aumentaria a diferença entre o calor que chega e o que sai. Daí propôs que pequenas variações de vapor e CO2 bastariam para mudar o clima. Era hipótese: ele mesmo deixou "duvidosa" a extensão do efeito, e não calculou temperaturas.

Eunice Foote e a questão da prioridade

Em 1856, Foote mediu o aquecimento ao sol de cilindros com ar comprimido, rarefeito, úmido, seco e com gás carbônico, e escreveu que uma atmosfera com mais desse gás daria à Terra uma temperatura alta. O NOAA ressalva que o desenho dela não revelava o mecanismo e que Tyndall não a citou, sem saber se a conhecia. O experimento de Tyndall mediu calor escuro, isolou gases e quantificou; os dois trabalhos são distintos.

O que veio depois

A objeção de saturação, a partir de uma medida em tubo ligada a Knut Ångström, levou muitos a descartar o CO2 por décadas, apesar de falha de lógica. Cálculos realistas só vieram com a teoria quântica, medições de infravermelho e computadores digitais, entre os anos 1930 e 1950. O cálculo quantitativo anterior, de Arrhenius em 1896, e o balanço de energia que explica os 33 °C têm seus próprios posts.

Como sabemos

Os números e o aparelho vêm dos textos originais de Tyndall (OCR do Internet Archive, conferido por trecho); a questão da prioridade de Foote vem de fontes secundárias institucionais e está formulada com cautela.

• Fato estabelecido: Antes de Tyndall, a medida disponível indicava que o ar quase não absorvia calor radiante: Melloni havia inferido que, numa distância de 18 ou 20 pés, essa absorção era imperceptível. [2] § 1
  Contexto: Estado do conhecimento descrito por Tyndall em 1861. · Limitações: É a descrição de Tyndall do que a literatura dizia; não foi checada em Melloni. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Desde os trabalhos de Joseph Fourier, na década de 1820, já se entendia que gases da atmosfera poderiam reter o calor recebido do Sol; Tyndall quis descobrir se algum gás do ar de fato fazia isso, e seu trabalho de laboratório em 1859 identificou vários que faziam. [5] Seção sobre Tyndall
  Contexto: Síntese histórica do Centro de História da Física do AIP. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: O aparelho da nota de 1859 era um tubo de 4 pés (cerca de 1,2 m, conversão nossa) e 3 polegadas de diâmetro, fechado nas pontas por placas polidas de sal-gema, ligado a uma bomba de ar; o calor de uma fonte numa ponta chegava a uma pilha termoelétrica na outra, ligada a um galvanômetro. [1] Nota, 4º parágrafo
  Contexto: Primeira descrição pública do aparelho, enviada à Royal Society em maio de 1859. · Limitações: 1 pé = 0,3048 m (4 pés = 1,22 m); conversão nossa. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: O sal-gema foi escolhido porque uma placa de vidro barra o calor de fontes pouco quentes: um tubo fechado com vidro serviria tão mal quanto um fechado com placas de metal. [2] § 3
  Contexto: Experimentos de 1859 a 1861 com fonte de calor escuro (cubo de cobre com água quente ou óleo). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Para detectar absorções pequenas, Tyndall ligou duas pilhas termoelétricas ao mesmo galvanômetro, com correntes opostas, e levou a agulha a zero com o tubo cheio de ar; ao esvaziar o tubo, o equilíbrio se rompia, porque passava mais calor, e ao readmitir o ar a agulha voltava a zero. [1] Nota, 9º parágrafo
  Contexto: Método de compensação descrito na nota de 1859. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: A razão do arranjo é que a resposta do galvanômetro não é linear: no instrumento de Tyndall, passar de 60° a 61° exigia cerca de vinte vezes o calor necessário para passar de 11° a 12°, e por isso uma absorção pequena se perdia tanto com pouco calor quanto com muito calor. [2] § 3
  Contexto: Instrumento específico de Tyndall (galvanômetro de Sauerwald com bobina trocada). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Com ar seco, sem CO2, e com oxigênio, nitrogênio e hidrogênio, a absorção medida foi de cerca de 0,33% do calor que atravessava o tubo vazio; a ação desses gases é tão pequena que a menor impureza dava predominância a um sobre o outro, e Tyndall não conseguiu ordená-los com segurança. [2] § 5
  Contexto: Medida com fonte de cubo de óleo quente; o valor de 0,33% é o do texto (OCR do original: "0-33"). · Limitações: Valor para esse arranjo e essa fonte de calor; com fonte luminosa, Tyndall esperava absorção ainda menor. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: O gás oleificante (nome antigo do etileno, identificação nossa) cortou cerca de 81% do calor que passava pelo tubo numa medida de novembro, e Tyndall custou a acreditar que um gás tão transparente à luz fosse tão opaco ao calor; repetiu a prova sem as placas de sal para excluir artefato. [2] § 5
  Contexto: Medida de 21 de novembro (1860) com fonte a 250 °C; a identificação do gás oleificante com o etileno é nossa, pela nomenclatura histórica. · Limitações: O percentual vale para uma certa quantidade de gás (tensão) e fonte de calor. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Para pequenas quantidades, o ácido carbônico (CO2) absorvia calor cerca de 150 vezes mais que o oxigênio; em tensões atmosféricas, cerca de 100 vezes mais. O óxido nitroso absorvia cerca de 250 vezes mais que o ar. [2] § 10 [5] Nota 1
  Contexto: Resultados de Tyndall (1861) com fonte de calor escuro; "the former" no trecho é o ácido carbônico e "the latter" o oxigênio. · Limitações: A relação de 100 vezes para a pressão atmosférica é, nas palavras dele, "provavelmente" (probably); os números são de laboratório, não do ar livre. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Para pequenas quantidades de gás, a absorção era proporcional à densidade; acima disso, dobrar a quantidade não dobrava a absorção. Os gases que mais absorviam também eram os que mais irradiavam calor, na mesma ordem. [2] § 9
  Contexto: Medidas com gás oleificante (proporcionalidade) e com várias moléculas (ordem de absorção e emissão). · Limitações: A proporcionalidade foi mostrada em pequenas quantidades de um gás; Tyndall diz que a relação muda quando a quantidade cresce. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Ar do laboratório com seu vapor d'água e CO2 absorveu 15 unidades contra 1 do ar seco sem CO2; descontado o CO2, o vapor d'água de um dia absorveu ao menos 13 vezes o que o ar absorve. Tyndall avisou que a medida vinha de um local particular e precisava ser repetida. [2] § 8, nota
  Contexto: Medida única de 20 de novembro de 1860, com ar da sala, dentro do laboratório. · Limitações: Uma só medição, num dia; o ar tinha também "um pouco de ácido sulfuroso" dos bicos de gás, nota do próprio autor. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Tyndall argumentou que o vapor d'água é relativamente transparente à luz visível mas absorve muito o calor escuro, o que aumenta a diferença entre o calor que chega do Sol e o que a Terra irradia ao espaço. [2] § 8 [5] Seção sobre Tyndall
  Contexto: O argumento de 1861 e o resumo de Fourier pelo AIP. · Limitações: É uma inferência de Tyndall a partir de medidas de laboratório, não uma medição da atmosfera; sem cálculo de temperatura. · O argumento qualitativo foi confirmado por décadas de física da radiação, mas isso não está nas fontes lidas aqui. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Hipótese: Tyndall sugeriu que uma pequena variação nos constituintes variáveis do ar, como vapor d'água e CO2, bastaria para mudar o clima, e que isso poderia explicar as mudanças de clima que os geólogos descreviam; ele mesmo disse que a extensão do efeito seguia duvidosa. [2] § 8
  Contexto: Conclusão especulativa de Tyndall em 1861. · Limitações: Hipótese de 1861, sem cálculo; o cálculo quantitativo veio com Arrhenius, em 1896, tratado em outro post. · Hipótese histórica, marcada como tal no próprio texto de Tyndall ("may have"). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Em 1856, Eunice Foote comparou dois cilindros de vidro com termômetros, ao sol: com ar comprimido a temperatura subiu a 110° e com ar rarefeito, só a 88°; o ar úmido esquentou mais que o seco e o cilindro com gás carbônico foi o que mais esquentou e demorou mais a esfriar. Ela escreveu que uma atmosfera desse gás daria à Terra uma temperatura alta. [3] p. 383 [4] Seção "An atmosphere of that gas"
  Contexto: Artigo "Circumstances affecting the heat of the Sun's rays", American Journal of Science and Arts, nov. 1856, p. 382-383, lido na AAAS em 23 de agosto de 1856. · Limitações: O OCR do original está falho em trechos; os números aqui são os do trecho legível, e o resultado com ar úmido segue a descrição do NOAA. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: O experimento de Foote medira aquecimento por luz solar em cilindros; segundo o NOAA, o desenho não bastava para revelar por que os gases aqueciam e não demonstrou que vapor d'água e CO2 agem absorvendo o calor emitido pela superfície. O NOAA diz também que Tyndall não a citou em 1859 e que não se sabe se ele conhecia o trabalho dela. [4] Seção "The sphere of woman"
  Contexto: Avaliação histórica do NOAA Climate.gov (2019), reproduzida aqui como avaliação dele. · Limitações: É a leitura de uma fonte institucional; o AIP, por sua vez, escreve que Foote já tinha achado que o CO2 absorve calor. Preferimos a formulação mais cautelosa do NOAA, e não afirmamos prioridade de Foote nem de Tyndall sobre o mecanismo. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Consenso científico: Depois de Tyndall, uma objeção de saturação (medida de Knut Ångström) fez muitos cientistas descartarem o papel do CO2 por décadas; ela se baseava numa lógica falha, e cálculos realistas de como a radiação interage com os gases só vieram com a teoria quântica (anos 1930), medições detalhadas de infravermelho (anos 1940) e computadores digitais (anos 1950). [5] Nota 10
  Contexto: História posterior do tema segundo o AIP. · Limitações: O AIP é um resumo histórico, não a literatura original; o primeiro texto a calcular o efeito (Arrhenius, 1896) tem post próprio. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: A nota de Tyndall à Royal Society foi recebida em 26 de maio de 1859; os experimentos começaram na primavera de 1859 e duraram sete semanas, foram retomados em 9 de setembro de 1860, e a memória com as medidas finais foi lida em 7 de fevereiro de 1861. [1] Cabeçalho da nota [2] Cabeçalho
  Contexto: Cronologia segundo o próprio Tyndall. · Limitações: O cabeçalho da memória de 1861 está com erro de OCR ("Eeceived" e "Eead" por Received e Read). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Tyndall tomou cuidados contra artefatos: para medir o ar "puro", passou-o por tubos de secagem e de potassa, que tiram o vapor d'água e o CO2; e repetiu a prova com gás oleificante sem as placas de sal-gema, para descartar que o gás agisse sobre elas. [2] § 5
  Contexto: Controles descritos em 1861. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada

Fontes

1. Proceedings of the Royal Society of London, v. 10, p. 37-39 (exemplar digitalizado, Internet Archive) — Note on the Transmission of Radiant Heat through Gaseous Bodies
   Tyndall, J. · 1859 · Fonte histórica primária · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1098/rspl.1859.0017
2. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, v. 151 (exemplar digitalizado, Internet Archive) — The Bakerian Lecture: On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connexion of Radiation, Absorption, and Conduction
   Tyndall, J. · 1861 · Fonte histórica primária · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1098/rstl.1861.0001
3. The American Journal of Science and Arts, 2ª série, v. 22, p. 382-383 (exemplar digitalizado, Internet Archive) — Circumstances affecting the heat of the Sun's rays (Art. XXXI)
   Foote, E. · 1856 · Fonte histórica primária · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026
4. NOAA Climate.gov — Happy 200th birthday to Eunice Foote, hidden climate science pioneer
   Huddleston, A. (revisão: Mariotti, A.) · 2019-07-17 · Divulgação científica · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026
5. American Institute of Physics, Center for History of Physics — The Carbon Dioxide Greenhouse Effect (The Discovery of Global Warming)
   Weart, S. R. · s.d. · Livro ou obra de referência · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026

Encontrou um erro? Avise o WikiMundi · Como verificamos