Das Fontes de energia ao utilizadorComponente de Física do 10ºano - Módulo InicialProfessora Paula Melo Silva

A energia

• é uma propriedade dos sistemas físicos.

Um sistema

• é uma porção do Universo que queremos estudar.

Fronteira

• Os limites do sistema designam-se por fronteira do sistema.

Chama-se vizinhança de um sistema

• à porção do universo que o rodeia.

•é um sistema cuja fronteira permite trocas de matéria e/ou energia com a vizinhança.

Sistema aberto

•é um sistema cuja fronteira não permite trocas de matéria com a vizinhança, mas permite trocas de energia.

Sistema fechado

•é um sistema cuja fronteira não permite trocas de matéria nem de energia com a vizinhança.

Sistema isolado

Os sistema físicos necessitam de energia para realizar tarefas.

Todo o sistema que fornece energia é uma fonte de energia.

Todo o sistema que recebe energia é um recetor de energia.

Energia

Situação energética

mundial

degradação de energia

ambientequalidade de vida

necessidade energética

As fo

ntes

de

ener

gia

pode

m

clas

sifica

r-se

em:

fontes primáriasAs fontes primárias são aquelas cuja

energia produzida é utilizada tal como existe na natureza.

fontes secundárias

As fontes secundárias de energia são aquelas que derivam da

transformação de uma energia primária.

Fontes de energia

Primárias

Energia solar

Combustíveis fósseis

Energia hídrica

Secundárias Gasolina

As fontes de energia renováveis são aquelas

que se podem utilizar sem se esgotarem.

As fontes de energia não renováveis são fontes

primárias de energia que se vão esgotando à medida

que se vão utilizando.

Fontes de

Energia renováv

eis

Sol

Vento

Biomassa

Geotérmica

Ondas

Hídrica

Fontes deEnergia

nãorenovávei

s

Petróleo

Gás Natur

al

Carvão

Nuclear

Vantagens e inconvenientes da utilização de energia

renováveis e não-renováveis.

Fatores que contribuem para o uso racional das fontes de energia.• Aproveitamento de subprodutos• Reciclagem• Reutilização• Redução do consumo

A energia é apenas uma, mas manifesta-se de vários modos.

• A energia cinética encontra-se associada ao movimento dos corpos.• A energia potencial é a energia que depende da posição de um corpo relativamente a

outros sistemas com os quais interatua.• Energia potencial elétrica• Energia potencial gravítica• Energia potencial elástica• Etc.

As manifestações energéticas podem ser classificadas em energia cinética e energia potencial.

Energia Cinética

Energia Potencial

Energia Mecânica

Unidades de energia

Joule

Quilowatt-hora

Caloria

A unidade de energia do Sistema Internacional de Unidades é o joule (J)

Lei da conservação da energia.

Crise Energética?!

Poupar EnergiaA energia conserva-se

A energia é constante contudo não sabemos usar de modo útil todas as suas manifestações daí

termos de poupar as manifestações utilizáveis!

Transferências e Transformações de energia

Quando um sistema cede ou recebe energia do exterior diz-se que há transferência de

energia.

A energia pode ser convertida de uma forma noutra forma de energia. Diz-se que houve

uma transformação de energia.

Pode haver transformação de energia de um sistema sem que haja transferência de energia.

Por exemplo: no caso de uma pedra a cair, a energia do sistema Terra-pedra não é alterada, há apenas transformação de energia potencial em energia cinética.

Energia útil. Energia dissipada. Rendimento

• Uma máquina é um dispositivo que extrai energia de uma fonte, transformando-a noutra forma de energia que nos pode ser útil. Contudo, nenhuma máquina pode converter toda a energia recebida (energia motora) na energia que pretendemos, ou seja, em energia útil. A energia que se perde para o meio ambiente chama-se energia dissipada ou degradada.

Uma máquina será tanto mais “eficaz” quanto menor for a fração de energia dissipada.

A informação sobre a eficácia de uma máquina é dada pelo rendimento. O rendimento é sempre menor do que a unidade. Exprime-se, na maior parte das vezes, em percentagem.

Numa central termoelétrica o rendimento é cerca de 40%.

Potência de uma máquina

Potência de uma máquina é uma grandeza que informa sobre a rapidez com que uma máquina transfere energia de

um sistema para outro. A unidade de potência no SI é o Watt (W).

Não confundam com kWh! O quilowatt-hora é unidade de energia!

𝑃=𝐸∆𝑡

Energia Interna. Temperatura.

Os corpos são constituídos por partículas em agitação constante e desordenada.

• A temperatura dos corpos é a manifestação macroscópica da energia cinética das partículas que o constituem. Quanto maior a temperatura, maior a agitação das partículas.

Energia Interna de um Sistema

Devido ao seu movimento, as partículas possuem energia cinética. Além disso, entre essas partículas exercem-se forças de interação. Podemos afirmar que há energia potencial

associada às forças exercidas entre as partículas.

A soma da energia cinética e da energia potencial das partículas de um certo corpo ou sistema chama-se energia interna do corpo ou do sistema.

Transferência de Energia

A energia total do universo permanece constante.

Quando o sistema não está isolado pode haver transferência

de energia entre o sistema e a vizinhança.

A transferência de energia pode ocorrer de diferentes

maneiras:

Calor (Convecção e Condução)

Radiação

Trabalho

Transferência de Energia - Calor

A energia transferida de um corpo a temperatura mais alta para um corpo a temperatura mais baixa designa-se calor.

Diz-se que se atingiu o equilíbrio térmico quando se iguala a temperatura de dois corpos postos em contacto, inicialmente, a

temperaturas diferentes.

Os processos de transferência de energia sob a forma de calor são:• Condução• Convecção

Transferência de Energia – Calor - Condução

A condução é o processo de propagação de energia ao longo de um condutor, submetido a uma diferença de temperatura entre as suas extremidades.

As partículas do corpo a temperatura mais elevada vibram mais rapidamente e, ao colidirem com partículas vizinhas, transferem-lhes parte da sua energia sucessivamente até à

extremidade mais fria.

Transferência de Energia – Calor - Convecção

A convecção é um processo em que a energia é transportada devido ao deslocamento de matéria (líquida ou gasosa) de zonas mais quentes para zonas mais frias.

Os deslocamentos de matéria designam-se por correntes de convecção.

A energia transferida sob a forma de calor para um corpo, quando se verifica uma variação de temperatura do corpo pode ser calculada pela expressão apresentada.

Capacidade térmica mássica de uma substância é numericamente igual à quantidade de calor que é necessário fornecer à unidade de massa da substância para elevar a sua temperatura de um grau celsius.

Transferência de Energia – Radiação

A radiação é outro processo de transferência de energia mas em que não existe suporte material para a transferência.

A transferência de energia por radiação faz-se através de ondas eletromagnéticas que se propagam no vácuo à velocidade da luz.

Transferência de Energia – Radiação

O Sol emite energia por radiação (o Sol é uma fonte de ondas eletromagnéticas). Contudo, não é apenas o Sol que emite ondas eletromagnéticas.

Todo o corpo emite energia por radiação, sendo essa energia tanto maior quanto maior for a temperatura absoluta do corpo.

A temperatura do Sol é de cerca 6000 K, sendo por isso que este astro é uma poderosa fonte de ondas eletromagnéticas.

Transferência de Energia – Radiação

As ondas eletromagnéticas são caracterizadas pela sua frequência. Quanto maior for a frequência maior é a energia da radiação.

Quando uma radiação atinge um corpo parte pode ser refletida, outra parte transmitida através dele e a restante é absorvida.

A radiação absorvida causa um aumento da energia interna do corpo e consequentemente da sua temperatura.

Transferência de Energia – Trabalho

O trabalho é a energia transferida para o sistema quando sobre ele atua uma força. Para haver transferência de energia designada por trabalho, o ponto de aplicação da força tem de

ter um deslocamento igual ao deslocamento do corpo.

As unidades do trabalho são as unidades da energia.

Síntese das fórmulas matemáticas

Quais as fórmulas que já recordamos até ao momento?

Quando aplicamos cada fórmula?

Quais as grandezas representadas?

Quais as unidades “padrão” para a aplicação da fórmula?

Quais as combinações que posso fazer entre elas?

Quais as reduções mais comuns nas unidades envolvidas?

“Sinal” das energias?

“(…) um pouco por todo o lado, governos e empresas apostam nas suas próprias medidas de desenvolvimento sustentável, principalmente no sector das energias alternativas. A Alemanha tem investido na energia solar, a Inglaterra faz experiências com a energia das marés e garante o início da comercialização de carros movidos a hidrogénio, a Espanha fornece energia eléctrica a milhares de habitações a partir de resíduos de azeitonas (…).”

Visão, nº. 629 Março de 2005

Num pequeno texto explica por que é importante o investimento nas energias renováveis no contexto atual. A tua resposta deverá abordar os seguintes tópicos:

• Explicitar porque vivemos uma crise energética;• Quais as vantagens da aposta nas energias renováveis ;• Motivos por não se apostar nas energias renováveis até ao momento.

Questão de Desenvolvimento