Transformações de energia;Principais impactos ambientais

decorrentes de diferentes formas de geração de energia.

Conteúdo programático – Colégio EmbraerCiências Naturais: 

Meio ambiente

Desenvolvimento sustentável; 

Desflorestamento e suas conseqüências;  

Efeito estufa e aquecimento global; 

Importância da biodiversidade;

Poluição do ar e das águas;

Problemas da agricultura convencional;; 

Redução, reutilização e reciclagem de resíduos;

Principais impactos ambientais decorrentes de

diferentes formas de geração de energia; 

Saúde

Antibióticos – soluções e problemas; 

Drogas - categorias, efeitos, problemas

sociais e de saúde decorrentes;

Transmissão do vírus HIV e sintomas da

AIDS.

Métodos contraceptivos humanos; 

Química e física

Produção de derivados do petróleo (destilação

fracionada);

Transformações de energia;

Problemas simples do cotidiano envolvendo

as três leis de Newton;

Situações simples do cotidiano que envolvem

a interpretação do conceito de densidade;

Situações simples do cotidiano que envolvem

movimentos (tempo, distância e velocidade);

O que é energia??

Energia é a capacidade de realizar trabalho. Para realizar trabalho, uma, força deve deslocar um corpo e que o trabalho é igual ao produto da força pela distância que o corpo move na direção da força.

Na Física, o termo trabalho é utilizado quando falamos no Trabalho realizado por uma força, ou seja, o Trabalho Mecânico. Uma força aplicada em um corpo realiza um trabalho quando produz um deslocamento no corpo.

Força designa um agente capaz de modificar o estado de repouso ou de movimento de um determinado corpo.

Conceitos

A energia esta ligada a capacidade que um sistema

possui para mudar.

Energia é habilidade para realização de certo

trabalho.

IluminaçãoCrescimento AquecimentoMovimento

Comunicação

A Energia pode se tornar presente sob diversas

formas

Energia Radiante ou

Luminosa

Energia Química

Energia Mecânica•Potencial Gravitacional•Cinética

Energia InternaEnergia Elétrica

Energia Nuclear Energia Eólica

Introdução 

Em nosso planeta encontramos diversos

tipos de fontes de energia. Elas podem

ser renováveis ou esgotáveis. Por

exemplo, a energia solar e a eólica

(obtida através dos ventos) fazem parte

das fontes de energia inesgotáveis. Por

outro lado, os combustíveis

fósseis (derivados do petróleo e do carvão

mineral) possuem uma quantidade

limitada em nosso planeta, podendo

acabar caso não haja um consumo

racional.

 

Principais fontes de energia

- Energia fóssil – formada a milhões de anos a partir do acúmulo de materiais orgânicos no subsolo. A geração de energia a partir destas fontes costuma provocar poluição, e esta, contribui com o aumento do efeito estufa e aquecimento global. Isto ocorre principalmente nos casos dos derivados de petróleo (diesel e gasolina) e do carvão mineral. Já no caso do gás natural, o nível de poluentes é bem menor.

- Energia solar – ainda pouco explorada no mundo, em função do custo elevado de implantação, é uma fonte limpa, ou seja, não gera poluição nem impactos ambientais. A radiação solar é captada e transformada para gerar calor ou eletricidade.

- Energia de biomassa – é a energia gerada a partir da decomposição, em curto prazo, de materiais orgânicos (esterco, restos de alimentos, resíduos agrícolas). O gás metano produzido é usado para gerar energia.

- Energia eólica – gerada a partir do vento. Grandes hélices são instaladas em áreas abertas, sendo que, os movimentos delas geram energia elétrica. È uma fonte limpa e inesgotável, porém, ainda pouco utilizada.

 Energia nuclear – o urânio é um elemento químico que possui muita energia. Quando o núcleo é desintegrado, uma enorme quantidade de energia é liberada. As usinas nucleares aproveitam esta energia para gerar eletricidade. Embora não produza poluentes, a quantidade de lixo nuclear é um ponto negativo.Os acidentes em usinas nucleares, embora raros, representam um grande perigo.

- Energia geotérmica – nas camadas profundas da crosta terrestre existe um alto nível de calor. Em algumas regiões, a temperatura pode superar 5.000°C. As usinas podem utilizar este calor para acionar turbinas elétricas e gerar energia. Ainda é pouco utilizada.

 Energia gravitacional – gerada a partir do movimento das águas oceânicas nas marés. Possui um custo elevado de implantação e, por isso, é pouco utilizada. Especialistas em energia afirmam que, no futuro, esta, será uma das principais fontes de energia do planeta.

- Energia hidráulica – é a mais utilizada no Brasil em função da grande quantidade de rios em nosso país. A água possui um potencial energético e quando represada ele aumenta. Numa usina hidrelétrica existem turbinas que, na queda d água, fazem funcionar um gerador elétrico, produzindo energia. Embora a implantação de uma usina provoque impactos ambientais, na fase de construção da represa, esta é uma fonte considerada limpa.

Exemplos de energia

Energia potencial gravitacional É a energia que o corpo adquire quando é elevado em

relação a um determinado nível, ou seja, a uma altura h.

Ep = m.g.hEp = energia potencial (J)m = massa (kg) h = altura (m)g = aceleração da gravidade (m/s2)

P.R

h

Energia potencial elástica É a energia que o corpo adquire quando está preso em

uma das extremidades de um elástico ou mola deformados.

Energia cinética É a energia que o corpo adquire devido a sua

velocidade.Ec = m.v2

2Ec = energia cinética (J)m = massa (kg) v = velocidade (m/s)

Energia mecânica

É a soma das energias potencial e cinética do corpo. Dizemos que houve conservação da energia mecânica (o sistema é conservativo) quando não ocorre dissipação de energia na forma de calor, barulho, etc.

Em = Ep + Ec

Transferências e transformações de energia

Julius Robert Mayer (1814-1878) físico alemão

…Na verdade, existe apenas uma única energia. Numa troca perpétua, ela circulatanto na natureza viva, quanto na naturezamorta. Tanto numa quanto na outra, nadaacontece sem a transformação de energia!

Lei da Conservação da Energia1o Princípio da Termodinâmica

O uso da energia implica em transformá-la

de uma forma para outra...

Energia total antes da explosão =

Energia total após a explosão

porém ela, a energia, não é criada nem destruida.

Sejam quantas forem as transformações, a quantidade total de energia no Universo permanece

constante.

As transformações não alteram a quantidade de energia do Universo. Embora permaneça inalterada, ...

... em cada transformação, a parcela da energia disponível torna-se cada vez menor.

2o Princípio da Termodinâmica

Na maioria das transformações parte da energia converte em calor...

... que ao se dissipar caoticamente pela vizinhança torna-se , cada vez menos disponível, para realização

de trabalho.

A energia total do Universo não muda, mas a parcela disponível para realização de trabalho, torna-se cada vez menor.

Transformações de energia

Transformação de energia cinética em energia potencial

Transformação de energia elétrica em energia luminosa

Transformação de energia luminosa em energia química

Transformação de energia química em energia elétrica

Transformação de energia cinética em energia elétrica

Transformação de energia química em térmica e em

mecânica

Transformação de energia química em energia mecânica: 

é o que acontece, por exemplo, em qualquer tipo de contração muscular, desde os batimentos do coração até

um simples piscar de olhos.

Transformação de energia química em energia elétrica: ocorre, por exemplo, em certos músculos de alguns animais, como o peixe-elétrico, ou poraquê (Eletrophorus electricus). Esse peixe é capaz de gerar descargas elétricas superiores a 220 voltz, empregando-as tanto na própria defesa quanto na paralisação de animais dos quais se alimenta.

Transformação de energia química em energia luminosa: 

ocorre em animais diversos, como certos peixes, crustáceos e esponjas, bem como em bactérias, algas e fungos. Nos peixes abissais, nas regiões profundas e escuras dos oceanos, admite-se que a capacidade de alguns deles em emitir luz favoreça o reconhecimento de indivíduos do sexo oposto, além de facilitar a

captura de presas e a fuga diante do ataque de predadores.

Transformação de energia cinética ou de movimento em energia elétrica: é o que ocorre nas usinas hidrelétricas: a energia cinética (de movimento) da água em queda faz girar uma turbina que fica acoplada a um gerador. Então o gerador transforma a energia cinética em eletricidade.

Em ação, a energia se transforma de uma forma em outra.

Exemplo

Formas de geração de energia elétrica

Fontes de energia

Fontes Primárias

Recursos enérgéticos disponíveis na natureza ou que dela podem ser obtidos

de forma direta.

Ex. PETRÓLEOTransformação

Fontes SecundáriasProdutos energéticos oriundos de Fontes Primárias mediante

processo de transformação.

Ex. ÓLEO DIESEL

Fontes de energia

As fontes de energia primárias podem ser:

Fontes de energia renováveis são aquelas que se renovam continuamente na Natureza, sendo, por isso inesgotáveis.

Fontes de energia não renováveis são aquelas cujas reservas se esgotam, pois o seu processo de formação é muito lento comparado com o ritmo de consumo que o ser humano faz delas.

Fontes de energia

As fontes de energia podem classificar-se em:

Fontes de energia primárias – quando ocorrem livremente na Natureza.

Ex.: Sol, água, vento, gás natural, petróleo bruto

Fontes de energia secundárias – quando são obtidas a partir de outras.

Ex.: eletricidade, gasolina, petróleo.

Fontes Primárias de Energia

PetróleoGás Natural

Carvão mineralMinério de Urânio

BiomassaSol

VentoHidráulica

Fontes Não Renováveis•Milhões de ano para a formação

•Suprimento limitado

Fontes RenováveisRecompostas em curto espaço de tempo

Energia Renovável

Hidroeletricidade Produzida a partir da Energia Potencial Gravitacional da água

Energia da biomassa Proveniente da combustão ou de combustível extraido de detritos animais e vegetais (madeira, óleo vegetal, etc)

Energia solar Capturada da radiação solar.Coletores solares. Células solares transforma energia solar diretamente em energia elétrica.

Energia eólica Gerada pelo vento

Energia geotérmica Uso do calor do planeta Terra

Energia maremotriz Capturada das marés

Obtidas de fontes primárias renovavéis

Renováveis

Recursos que se recuperam

cíclica e naturalmente.

Solares

Várias formas: biomassa; hídraulica; eólica; solar direta; solar fotovoltaica; ondas marítimas.

Não solaresMecânica: marés.Calor: geotérmica.Processos nucleares por fusão.

Não renováveis

Recursos que se esgotam

com o uso.

Solares

Gasosa: gás natural.

Líquida: petróleo cru.

Sólida: petróleo pesado; areia betuminosa; xisto; série lignocelulósica (turfa, linhito, hulha ou carvão e antracito).

Não solares Combustíveis nucleares.

Fontes de energia renováveis

O Sol

Esta energia pode ser utilizada para produzir:

Calor através de colectores solares.

Electricidade através de painéis fotovoltaicos.

O vento

Esta energia pode ser utilizada para produzir electricidade através de aerogeradores.

Fontes de energia renováveis

A biomassa

A biomossa consiste no aproveitamento da energia acumulada nos combustíveis tradicionais (lenha) e em algumas plantas com elevado teor energético (milho, cana-de-açúcar).

A Água

A energia da água pode ser aproveitada recorrendo aos modernos recursos da ciência e tecnologia.

Por isso constroem-se barragens hidroeléctricas para produzir electricidade.

Fontes de energia renováveis

As marés

O aproveitamento desta energia pode ser feito através de centrais eléctricas que funcionam por acção da água das marés.

É necessário uma diferença de 5 metros entre a maré alta e a maré baixa para que este aproveitamento se torne rentável.

Os géiseres e fumarolas

O calor proveniente do interior da Terra pode ser aproveitado.

A água de uma jazida geotérmica pode ser recuperada sob a forma de calor e ser aproveitada para produzir electricidade.

Fontes de energia não renováveis

Gás natural Petróleo brutoCarvão

Estas fontes de energia não renováveis são combustíveis fósseis.

Parte da electricidade que utilizamos provém destes combustíveis e é produzida em centrais térmicas.

O calor que se liberta durante a queima destes combustíveis pode ser utilizado para mover as turbinas das centrais e produzir electricidade que chega às nossas casas através dos cabos de alta tensão.

Fontes de energia não renováveis

Urânio

Também se pode produzir energia eléctrica nas centrais nucleares.

Nestas centrais a fonte de energia é normalmente o urânio.

Formas de energia

De acordo com os efeitos que a energia produz, ou conforme os fenómenos a que está associada, atribuímos-

lhes diferentes qualificações:

Energia solar – é a energia que está associada à radiação solar.

Energia luminosa – é a energia que está associada à radiação solar, á luz de uma lâmpada ou de uma vela.

Energia hídrica – é a energia que está associada à água armazenada numa barragem.

Energia das ondas ou marés – é a energia que está associada às ondas do mar ou à subida e descida das marés.

Formas de energia

Energia geotérmica – é a energia que está associada ao calor proveniente do interior da Terra.

Energia eólica – é a energia que está associada ao vento.

Formas de energia

Energia sonora – é a energia que está associada às ondas sonoras.

Energia eléctrica – é a energia que está associada à corrente eléctrica.

Formas de energia

Energia térmica – é a energia que está associada às variações de temperatura de um corpo.

Energia química – é a energia que está associada ao carvão, petróleo, alimentos, medicamentos.

Energia do biogás

Impactos ambientais

Energia solar:

Energia limpa.

Ao instalar uma central fotovoltaica altera-se a paisagem existente e o equilíbrio natural.

Energia eólica:

Energia limpa.

Os parques eólicos alteram a paisagem.

Se for colocado em rotas migratória pode provocar a morte de muitas aves.

Energias renováveis

Energia da geotérmica:

Energia limpa.

A libertação de vapor a alta pressão provoca poluição sonora e a libertação de calor altera o ecossistema em redor.

Impactos ambientais

Energia da biomassa:

Energia limpa.

A produção de electricidade através da combustão liberta gases nocivos e partículas para a atmosfera, contribuindo para o aquecimento global.

Energia hidráulica:

Energia limpa.

As centrais hidroeléctricas (barragens) provocam inundações alterando o equilíbrio dos ecossistemas.

Impactos ambientais

Energias não renováveis

Energia nuclear:

Energia poluente.

É altamente perigosa.

Em caso de acidente liberta-se radioactividade que é prejudicial a qualquer organismo, permanecendo no meio durante muito tempo.Energia dos combustíveis fósseis:

Energia poluente.

Alteram os habitats naturais onde se efectuam as extracções .

A queima dos combustíveis liberta para a atmosfera gases poluentes.

A exploração dos combustíveis fósseis conduz ao seus esgotamento uma vez que as reservas são cada vez menores.

Construção da usina de Belo Monte

37,0%

21,0%

16,0%

5,0%

4,2%

3,8%

0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0%

Setor Industrial

Transportes

Residências

Comércio

Agropecuária

Setor público

Brasil: Consumo de Energia

Matriz energética mundial

Questionário

1 - Para a produção de energia elétrica, faz-se necessário represar um rio, construindo uma barragem, que irá formar um reservatório (lago). A água represada moverá as turbinas, que produzirão a energia. Entre os impactos ambientais causados poresta construção, podem-se destacar:a) aumento da temperatura local e chuva ácida;b) alagamentos e desequilíbrio da fauna e da flora;c) alagamento de grandes áreas e aumento do nível dos oceanos;d) alteração do curso natural do rio e poluição atmosférica;e) alagamentos e poluição atmosférica.

2- “Todas as atividades humanas, desde o surgimento da humanidadena Terra, implicam no chamado ‘consumo’ de energia. Isto porque para produzir bens necessários à vida, produzir alimentos, prazer e bem-estar, não há como não consumir energia, ou melhor, não converter energia. Vida humana e conversão de energia são sinônimos e não existe qualquer possibilidade de separar um do outro.” Apesar de toda importância do consumo de energia para a vida moderna, podemos afirmar que sua forma de utilização no mundo contemporâneo continua a ser insustentável porquea) o consumo de energia é desigual entre ricos e pobres, sendo que os pobres continuam a utilizar fontes arcaicas que são muito mais danosas ao meio.b) as chamadas fontes alternativas que são não-poluentes são de custos elevadíssimos e só podem ser produzidas em pequena escala para consumo muito reduzido.c) a energia hidroelétrica que assumiu a liderança no consumo mundial necessita da construção de grandes represas que causam grandes impactos ambientais.d) as principais matrizes energéticas do mundo continuam a ser o petróleo e o carvão, que são fontes não-renováveis e muito poluentes.e) a energia nuclear, que é a solução mais viável para a questão energética do mundo, depende do enriquecimento do urânio, cuja tecnologia é controlada por poucos países e inacessível para a grande maioria.

“A Idade da Pedra chegou ao fim, não porque faltassem pedras, a era do Petróleo chegará igualmente ao fim, mas não por falta de petróleo”.(O Estado de São Paulo, 2002.)Com base em seus conhecimentos sobre o assunto, o fragmento do texto nos mostra que o fim da era do petróleo estaria relacionadoI. à redução e esgotamento das reservas de petróleo e à diminuição das ações humanas sobre o meio ambiente.II. ao desenvolvimento tecnológico e à utilização de novas fontes de energia.III. ao desenvolvimento dos transportes e ao conseqüente aumento do consumo de energia.Está(ão) correta(s) APENAS a(s) proposição(ões)a) Ib) IIc) IIId) I e IIe) II e III

Na figura a seguir está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade. 

Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina:a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina.b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água.c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento.d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água.e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água.

5.(Enem/2006) Numa gangorra de brinquedo feita com uma vela. A vela é acesa nas duas extremidades e, inicialmente, deixa-se uma das extremidades mais baixa que a outra.

A combustão da parafina da extremidade mais baixa provoca a fusão. A parafina da extremidade mais baixa da vela pinga mais rapidamente que na outra extremidade. O pingar da parafina fundida resulta na diminuição da massa da vela na extremidade mais baixa, o que ocasiona a inversão das posições. Assim, enquanto a vela queima, oscilam as duas extremidades. Nesse brinquedo, observa-se a seguinte seqüência de transformações de energia:A) energia resultante de processo químico → energia potencial gravitacional → energia cinéticaB) energia potencial gravitacional → energia elástica → energia cinéticaC) energia cinética → energia resultante de processo químico → energia potencial gravitacionalD) energia mecânica → energia luminosa → energia potencial gravitacionalE) energia resultante do processo químico → energia luminosa → energia cinética

Respostas

1-B2-D3-B4-B5-A

Resolução da 5: Durante a combustão há transformação da energia presente

nas ligações químicas em energia térmica (calor). Também, durante o derretimento da parafina, energia potencial acumulada no sistema é

transformada em energia cinética (a vela se movimenta).