Disciplina: ENERGIA E BIOENERGIA

Disciplina: ENERGIA E BIOENERGIA

Energia. Conceito.

Origem e interao entre as fontes e formas de energia.

Converso de energia. Unidades de energia.

Prof. Dr. Eduardo Di Mauro

Departamento de Fsica, CCE, UEL.

O QUE ENERGIA? O sol: fonte primria de energia.

A energia solar responsvel por praticamente todos os processos naturais observveis no planeta Terra.

Da energia elica associada a furaes energia trmica no solo dos desertos ardentes, da energia cintica nas guas de um rio caudaloso energia potencial presente no vapor de gua nas nuvens, da energia eltrica em uma tempestade de raios energia hidreltrica, da energia fssil renovvel, da energia que as plantas usam para crescer at a que usamos para viver, todas tm por fonte primria a energia solar.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Planetahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Terrahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_renov%C3%A1vel

UNIDADES DE ENERGIA

Unidade Smbolo Equivalncia

joule J = 1 N.m = 1 kg.m.s-2

erg (cgs) erg = 10-7 J

hartree (au) Eh ~ 4,359 75 x 10-18 J

rydberg Ry ~ 2,179 87 x 10-18 J

eltron-volt eV ~ 1,602 18 x 10-19 J

caloria termoqumica calth = 4,184 J

caloria internacional calIT = 4,1868 J

caloria a 15 oC calIT ~ 4,1855 J

atmosfera-litro atm-l = 101,325 J

British Thermal Unit Btu = 1055,06 J

http://pt.wikipedia.org/wiki/Joulehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Erghttp://pt.wikipedia.org/wiki/Cgshttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hartreehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Rydberghttp://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron-volthttp://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron-volthttp://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron-volthttp://pt.wikipedia.org/wiki/Caloriahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Caloriahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Caloriahttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Atmosfera-litro&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Atmosfera-litro&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Atmosfera-litro&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/British_Thermal_Unit

Tipos principais de energia Energia fsica

Energia hidrulica e mecnica (qualquer esforo para movimentar ou erguer um objeto)

Energia cintica e dinmica (dos corpos)

Energia qumica

Energia da combusto;

Energia de clulas fotoeltricas e fotovoltaicas;

Energias das reaes qumicas.

Energia eltrica

Energia da movimentao de eltrons gerados por campo eltrico.

Energia atmica

Energia da diviso do tomo Fisso.

Energia proveniente da fuso dos tomos.

ENERGIA HIDRULICA

Primeiro ciclo de transformao:

Energia solar que produz a energia

hidrulica das quedas dgua, cuja

origem a conjugao da energia

gravitacional da Terra atuando sobre as

guas e a energia solar incidente sobre as

superfcies lquidas originando os rios, que

represados, tornam-se uma fonte de

aproveitamento econmico da energia

hidrulica.

A energia das quedas dgua se

expressa sob a forma de energia

mecnica, que impulsiona as

turbinas hidrulicas das usinas

hidreltricas, cujo trabalho

disponvel aciona os geradores

que geram energia eltrica.

Formas de energia

Primeiras formas de energia:

Esforo muscular (homem e animais), energia elica (vento) e energia hidrulica (correnteza das guas).

Com a revoluo industrial na segunda metade do sculo XVIII e no sculo XIX:

Mquinas a vapor; Mquinas movidas a energia eltrica - ELETRICIDADE

Mquina a vapor

Todas as mquinas trmicas

funcionam baseadas no

princpio de que o calor

uma forma de energia, ou

seja, pode ser utilizado para

produzir trabalho, e seu

funcionamento obedece s

leis da termodinmica.

A mquina ou motor a vapor

refere-se tambm a turbina a

vapor, outro tipo de mquina

trmica que explora a presso do

vapor.

Um motor um dispositivo que converte

outras formas de energia em energia

mecnica, de forma a impelir movimento a

uma mquina ou veculo. Em contraste,

existem os chamados geradores.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energiahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Trabalhohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A2micahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_mec%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_mec%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador

Lei da Conservao da Energia 1o Princpio da Termodinmica

O uso da energia implica em

transform-la

de uma forma para outra...

Energia total antes

da exploso = Energia total aps

a exploso

Porm a energia, no criada nem

destruida.

Sejam quantas forem as transformaes,

a quantidade total de energia no Universo permanece constante.

As transformaes no alteram a quantidade de energia do

Universo. Embora permanea inalterada, ...

... em cada transformao, a parcela da

energia disponvel torna-se cada vez menor.

2o Princpio da Termodinmica

Na maioria das transformaes parte da energia

converte em calor...

... que ao se dissipar caoticamente pela vizinhana

torna-se , cada vez menos disponvel, para realizao

de trabalho.

A energia total do Universo no muda, mas a parcela disponvel

para realizao de trabalho, torna-se cada vez menor.

Energia elica

A energia elica a energia cintica transportada pelas massas de ar da atmosfera em movimento, ou seja, pelo vento.

Uma mquina elica, por exemplo, um aerogerador, absorve parte da energia cintica do vento atravs de um rotor aerodinmico, convertendo-a em potncia mecnica de eixo (torque x rotao) a qual convertida em energia eltrica por meio de um gerador eltrico.

ENERGIA ELICA (vento)

Utilizao da fora de

arraste, que a

componente da fora

exercida pelo vento na

direo do seu movimento.

Esse tipo de aplicao o

mais antigo, usado por

embarcaes primitivas,

como as vela.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Freiheitu.jpg

ENERGIA ELICA (vento) A outra maneira o uso da fora

perpendicular ao vento. Conforme a geometria e posio relativa de certas superfcies, a distribuio da presso resultante do vento gera uma componente de fora.

o caso das embarcaes mais modernas que usam a vela latina, das velas das caravelas, da geometria da asa do avio, dos cataventos e dos aerogeradores.

Um aerogerador um gerador eltrico integrado

ao eixo de um cata-vento e que converte energia

elica em energia eltrica.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Geradorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Cata-ventohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Cata-ventohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Cata-ventohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_e%C3%B3licahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_e%C3%B3licahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

CLULAS FOTOVOLTAICAS

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Solar_Panels.jpg

Composio da CLULA FOTOELTRICA

EFEITO FOTOVOLTAICO http://www.photovoltaique.info/L-effet-photovoltaique.html

ESQUEMA DE CLULA FOTOVOLTAICA

CAMPO ELTRICO

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Km123.jpg

LMPADA FLUORESCENTE

ENERGIA NUCLEAR

FISSO NUCLEAR

FUSO NUCLEAR

CONVERSO DE ENERGIA

So raros os processos na superfcie da Terra que no se ligam de alguma forma energia solar.

Exemplos de converso de energia:

- energia hidrulica em energia eltrica;

- energia eltrica em energia luminosa (lmpada);

- energia eltrica em energia sonora (rdio);

- energia eltrica em energia trmica (ferro de passar roupa, chuveiro e outros).

Fluxograma de energias

MUNIZ, Rafael Ninno. Pedagogia da energia.. In: ENCONTRO DE ENERGIA NO MEIO RURAL, 6., 2006, Campinas. Proceedings online... Available from:

Petrleo e lcool Mundo:

Terras agriculturveis > 1 bilho de hectares

Utilizadas para produzir lcool = 10 milhes de hectares

Brasil:

Terras agriculturveis = 152 milhes de hectares

Terras utilizadas = 62 milhes de hectares

Terras utilizveis sem desmatamento = 90 milhes de hectares

Terras de pastagens = 177 milhes de hectares

Florestas nativas = 440 milhes de hectares

Terras utilizadas para produo de cana = 7 milhes de hectares

Parte utilizada para produo de lcool = 4 milhes de hectares

Parte utilizada para produo de acar = 3 milhes de hectares

Terras utilizadas para produo de soja = 23 milhes de hectares

lcool:

Produo mundial = 600 mil barris / dia = 35 bilhes de litros/ano

Produo brasileira = 18 bilhes de litros/ano

Petrleo:

Produo mundial = 85 milhes de barris/dia = 5 trilhes de litros/ano

1 barril = 42 gales = 158,9873 litros 159 litros