Do Sol ao aquecimento - dulce-campos.comdulce-campos.com/wordpress/wp-content/uploads/2014/09/... · que temos certeza e que a Natureza nos permite observar é uma realidade, ou se

DO SOL AO

AQUECIMENTO

A ENERGIA NO AQUECIMENTO/

ARREFECIMENTO DE SISTEMAS

ENERGIA

O que é de facto ENERGIA?

Ainda não sabemos o que é energia

" Ainda não sabemos o que é energia. Não sabemos ainda

por ser a energia uma coisa estranha '. A única coisa de

que temos certeza e que a Natureza nos permite observar é

uma realidade, ou se prefere, uma lei chamada "Conservação

da Energia“ Richard Feynman

01-03-2013 Dulce Campos 2

"Esta lei diz que existe 'algo', uma quantidade

que chamamos energia, que se modifica em

forma, mas que a cada momento que a medimos

ela apresenta sempre o mesmo resultado

numérico.

É incrível que algo assim aconteça.

Na verdade é muito abstracto, matemático até.


Física Baseia-se nas observações e nas experiências

que permitem formular leis habitualmente

expressas por equações matemáticas

TERMODINÂNICA

GREGO

Therme (calor) e dynams (potência)

Áre

a

Sendo uma descrição dos primeiros esforços para

converter “calor em potência” Çengel et al, 2001


TERMODINÂNICA

Estuda:

• os fenómenos e as leis que governam as diversas formas de

energia

• os processos de conversão da energia (E) nas suas diversas

formas (semanticamente quer dizer “movimento da energia

térmica” e como a energia induz movimento).”

A conversão de uma forma de energia noutra é designada por

“transformação de energia”, enquanto o processo de passagem

de energia de um sistema para outro é designado “transferência de

energia”


TERMODINÂNICA

• Baseia-se em leis empíricas (os Princípios da Termodinâmica),

• Os fenómenos são interpretados a partir de uma abordagem

macroscópica da estrutura da matéria, por análise dos efeitos

da alteração da temperatura, pressão e volume dos sistemas

físicos (propriedades que podemos medir no laboratório).

• Estas propriedades fundamentais estão relacionadas entre si

por relações matemáticas designadas “equações de estado”

É o estudo das propriedades macroscópicas dos

sistemas, não assumindo um modelo para a

constituição da matéria.


Os dois pontos de vista, macroscópicos e

microscópicos, são incompatíveis?

Não, porque as poucas propriedades mensuráveis, cuja

especificação constitui o ponto de vista macroscópico, são

médias, durante um dado período de tempo, de um grande

número de propriedades microscópicas.

TERMODINÂNICA


TERMODINÂNICA

A soma de todas as formas microscópicas de

energia de um sistema é designada por Energia

Interna - U. Esta está relacionada com a estrutura

molecular e com a actividade molecular

A energia interna pode ser vista como a soma das

energias cinética e potencial das partículas

constituintes da matéria (moléculas e respectivos

constituintes)


TERMODINÂNICA

Energia Interna - U

Energia Sensível

Energia latente

Energia química

Energia Nuclear


Energia Sensível

Associada à energia cinética dos átomos, das moléculas e dos

seus componentes traduzida pelo nível de translações, rotações

e vibrações


Energia Sensível

Quanto maior for a temperatura, maior será o

número destes movimentos, maior será a energia

sensível e consequentemente a energia interna.


Energia latente

Associada ao estado físico do sistema, ou seja, às forças de

ligação intermoleculares e elas serão maiores nos sólidos do que

nos líquidos e maior nestes do que nos gases


Energia química

Energia Nuclear

Associada às ligações entre átomos numa molécula.

Durante uma reacção química, a energia de um sistema

pode aumentar ou diminuir (geralmente “transferindo ou

recebendo calor” para as ou das vizinhanças).

Associada às interacções no interior do núcleo dos

átomos, constituído por protões e neutrões, os quais,

por sua vez, são compostos por partículas ainda mais

elementares: os quarks.


Energia Interna de um Sistema - U

∆ 𝑼 = ∆𝑬𝒔𝒆𝒏 + ∆𝑬𝒍𝒂𝒕 + ∆𝑬𝒒𝒖𝒊 + ∆𝑬𝒏𝒖𝒄

Energia Térmica – Vulgo “Calor”

Sendo assim designada por

corresponder à fracção da energia

interna de um corpo que pode ser

transferida devido a uma diferença

de temperatura


O que distingue a Termodinâmica da

outras áreas?

• A variável tempo não é considerada explicitamente;

• As coordenadas espaciais não são relevantes;

• A variável temperatura é essencial para descrever

os sistemas e suas propriedades.


É o estudo das alterações dos estados de

um sistema, entre um estado de equilíbrio

final (f) e outro inicial (i), sem, no entanto,

dar informação quanto à velocidade com que

se alcançam os referidos estados.

Uma das vertentes mais importantes da

Termodinâmica


O que significa equilíbrio termodinâmico?

A existência de um estado de equilíbrio num

sistema depende da sua proximidade de outros

sistemas, e da natureza da fronteira que o separa

dos outros sistemas.

Um sistema está em equilíbrio termodinâmico

se as variáveis que o caracterizam estão

definidas e permanecem constantes.

Por questões conceptuais e de análise o

equilíbrio termodinâmico divide-se em

equilíbrio térmico, mecânico e químico.


SOL

Fonte Energia

Renovável

Sistemas que contêm energia armazenada e a

podem transferir para outros sistemas

Vento Mar


Dependendo da Fonte • Energia Solar - ou Radiante, energia proveniente do sol que

se propaga através das ondas electromagnéticas

• Energia Sonora - movimento ondulatório das

partículas/corpúsculos constituintes da matéria

• Energia Eólica - movimento do ar

• Energia Hídrica - movimento da água de superfície ou

subterrânea

• Energia das marés e das ondas

• Energia da Biomassa - produzida a partir de produtos

florestais, agrícolas ou de resíduos urbanos

• Energia Geotérmica - calor proveniente do interior da Terra


• Energia Eléctrica - movimento de electrões

• Energia Elástica - associada a um corpo elástico, como uma

mola

• Energia Magnética - energia armazenada num material que

produz um campo magnético

• Energia Química - armazenada nas ligações químicas

• Energia térmica - que se transmite por diferença de

temperaturas, conhecida popularmente por “calor”

• Energia Nuclear - armazenada nas ligações nucleares

Dependendo da Fonte


Duas Formas Energia Básicas de uma fonte de energia

Energia Cinética

Interna associada ao movimento

vibracional, rotacional,

translacional, electrónico, etc

das partículas que constituem o

sistema (moléculas e

respectivos constituintes)

Energia Potencial

Interna armazenada no sistema e que

resulta das interacções entre

essas partículas

Esta pode ser libertada

ou convertida noutras

formas de energia,

incluindo a cinética.



Energia Cinética

Interna

Energia Potencial

Interna

Energia Interna

Sistema +

Quando se adiciona energia ao sistema sob a forma de

calor, esta fica armazenada como energia cinética e

potencial internas

TRANFERÊNCIAS E

TRANSFORMAÇÕES DE

ENERGIA



Tudo o que existe no Universo possui energia e

tem a faculdade de, em dado momento e sob

certas circunstâncias, a manifestar,

transformar e/ou transferir.

Todas as manifestações de energia

correspondem apenas a duas formas

fundamentais de energia:


Energia

Cinética

Ec

Ec Macroscópica

Um automóvel que se desloca

numa estrada, uma bola que é

lançada

ao ar, os planetas que orbitam

em torno do Sol

Ec Microscópica

A nível atómico ou molecular

manifesta na translação, rotação ou

vibração das partículas

constituintes de cada material,

independentemente do estado

físico em que ele se encontre

Energia

Potencial

Ep

Ep Macroscópica

e uma <energia em potência>, que

depende da posição relativa das

partículas que constituem o

sistema. Corresponde à energia

armazenada em condições

de vir a ser utilizada, transformada

ou transferida

Ep Microscópica




Todas as manifestações de energia

envolvem transformações e/ou

transferências de energia





Exercícios


1

2

DEGRADAÇÃO DE

ENERGIA. RENDIMENTO




Um processo é tanto mais eficiente quanto

menor for a parcela de energia dissipada, ou

seja, quanto maior for a parcela correspondente

à energia que é aproveitada de uma forma útil.



Somente 5 % do total de energia fornecida à Lâmpada é aproveitado de

uma forma útil. A restante parte (95 %) corresponde à parcela de energia

dissipada. Ou seja, o seu rendimento é de 5%

Balanço energético ou diagrama de Sankey.


Exercícios



Exercícios


Uso racional das fontes de energia

Em Física, diz-se que a energia total do Universo se

conserva, isto é, a sua quantidade total mantém-se

constante.


A energia, embora se conserve, degrada-se.

É possível poupar energia tornando os processos mais

eficientes (com maior rendimento), ou seja, reduzindo as

perdas inerentes à utilização de máquinas e equipamentos, nos

transportes, na indústria e na agricultura.

Problemas ambientais decorrentes da produção e

do consumo excessivo de combustíveis fósseis.

O recurso a fontes de energia renováveis para a produção

de energia elétrica permitirá menores emissões poluentes,

ou seja, o impacto sobre o delicado equilíbrio ambiental da

Terra será muito menor.


Documents

Do Sol ao aquecimento - dulce-campos.comdulce-campos.com/wordpress/wp-content/uploads/2014/09/... · que temos certeza e que a Natureza nos permite observar é uma realidade, ou se