Energia e Sua Conservação Disciplina: Física Prof. Igor Chaves

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1 Energia e Sua Conservação Disciplina: Física Prof. Igor Chaves

2 Energia O estilo de vida da sociedade atual é cada vez mais dependente dos avanços tecnológicos, do uso da energia elétrica e do petróleo.

3 Entretanto, para manter esse padrão de conforto existe um custo muito alto, tanto do ponto de vista financeiro quanto ambiental. Assim, a busca de fontes energias limpas e renováveis é uma das grandes questões que a sociedade tem procurado discutir e solucionar.

4 Energias Renováveis: Glossário Energia renovável é aquela originária de fontes naturais que possuem a capacidade de regeneração (renovação), ou seja, não se esgotam. Exemplos : Energia solar, energia eólica (dos ventos), energia hidráulica (dos rios), biomassa (matéria orgânica), geotérmica (calor interno da Terra) e maremotriz (das ondas de mares e oceanos). Energias Limpas: O nome já traduz o que seria esta forma de energia. Ela não polui o meio ambiente. Como exemplo de energia limpa temos, a energia eólica (produzida através de correntes de ventos), a energia solar (obtida pelos raios solares), a hidrelétrica (fornecida através da movimentação da água), entre outras.

5 Esse universo tecnológico que atende as nossas necessidades só é possível devido à utilização das diversas formas naturais de energia (Energia Solar, Eólica, Hidráulica, Nuclear, etc) e a capacidade de converter um tipo de energia em outro. Os exemplos dessas transformações são os mais diversos: No rádio, a energia química de uma pilha é transformada em energia sonora; Em alguns brinquedos essa mesma energia química é convertida em energia de movimento; Quando ligamos uma lâmpada a energia elétrica é convertida em energia luminosa; Em uma usina hidrelétrica a energia mecânica da água é convertida em energia elétrica.

6 Existe algum fenômeno onde não ocorrem transformações de energia? Não! Quando ocorrem quaisquer fenômenos no universo, alguma transformação de energia também acontece.

7 Mas o que é energia? A compreensão do conceito de energia não vem do conhecimento de sua definição, mas sim da percepção de sua presença em todos os processos de transformação que ocorrem em nosso organismo, no ambiente terrestre ou no espaço sideral. Conservação da energia e as fontes de energia A principal característica da energia é sua conservação: A energia não pode ser criada, não pode ser destruída, só pode ser transformada. A energia pode assumir diferentes formas: elétrica, química, nuclear, térmica, luminosa, cinética, etc...

8 Para suprir grande parte desse grande consumo são necessárias usinas geradoras de eletricidade: Usinas Hidrelétricas, Usinas Termelétricas, Usinas Eólicas, Usinas Nucleares, etc.. Entretanto, essas usinas geralmente causam impactos ambientais.

9 Seminários sobre matrizes energéticas Cada grupo receberá, mediante sorteio, um tema específico (matriz energética) e deverá: Apresentar um seminário sobre o tema, onde deverão ser abordados os aspectos físicos, sobretudo os processos de transformação de energia, utilização no Brasil e no mundo e os possíveis impactos ambientais da sua matriz. Cada apresentação deverá ter entre 10 e 15 min. 1 - Energia Hidrelétrica 2 - Energia Eólica 3 - Energia Solar 4 - Energia Nuclear 5 - Termoelétricas 6 - Petróleo 7 - Biomassa e Biocombustíveis Valor: 1,5 pontos (Nota pode variar entre os membros da equipe) Data: 2 semanas

10 Quando analisamos um fenômeno com base nas transformações de energia nele ocorridas, podemos fazer uso do princípio da conservação, ou seja: - A soma das quantidades das diferentes formas de energia é constante em todos os momentos em que ocorre o fenômeno. Energia Antes = Energia Depois Por exemplo, em um celular: 100 J(E. química) = 40 J (E. luminosa) + 40 J (E. sonora) + 20 J ( E. térmica) 100 Joules = 100 Joules

11 Curiosidade! O Caso dos Neutrinos Estudando a desintegração do núcleo atômico, verificou-se experimentalmente que a energia total do sistema antes e depois do decaimento não tinham o mesmo valor, o que parecia violar o Princípio da Conservação da Energia. Embora tenha sido sugerido teoricamente em 1930, a existência do neutrino só foi confirmada experimentalmente 26 anos depois, em 1956.

12 Energia Mecânica e sua Conservação A energia mecânica é constituída por dois tipos de energia: Energia Cinética e a Energia Potencial (Gravitacional ou Elástica). A Energia Cinética (E C ) está associada à velocidade do corpo, ou seja, todo corpo em movimento possui este tipo de energia. Essa energia é diretamente proporcional à massa e ao quadrado da velocidade. Assim: E C = Energia cinética (Joule- simbolizado pela letra J) m = massa (Kg) v = velocidade (m/s)

13 A Energia potencial gravitacional (E Pg ) corresponde a uma energia que está associada à posição do corpo em relação à superfície da Terra. Diz-se potencial por que ela está armazenada, podendo ser convertida a qualquer momento em energia cinética. A E Pg pode ser calculada facilmente pela expressão: E Pg = Energia potencial (Joule- simbolizado pela letra J) m = massa (kg); g = 10 m/s² (aceleração da gravidade); h = altura em que o objeto se encontra (m)

14 Transformações de energia Cinética em Potencial e vice-versa.

15 A Energia potencial elástica (E el ) corresponde a uma energia armazenada a partir da deformação de um corpo. Novamente, dizse potencial por que ela está armazenada, podendo ser convertida a qualquer momento em energia cinética. A E el pode ser calculada facilmente pela expressão: E el = Energia potencial elástica (Joule- simbolizado pela letra J) K = constante elástica (N/m); x = deformação, ou seja, compressão ou distensão do corpo (m);

16 Em um sistema conservativo ocorre apenas a transformação de energia cinética em energia potencial e vice-versa. Assim, a energia mecânica se conserva (permanece constante) e temos que: E M = E C + E P A conservação da energia é um dos pilares da Física clássica e pode ser utilizado para resolver inúmeros problemas.

17 Considerando que um carrinho com massa 100 Kg partiu do repouso em A, responda: Considere g = 10 m/s² a) Em quais pontos existem energia potencial gravitacional? b) Em quais pontos existem energia cinética? c) Qual a energia potencial no ponto A d) Qual a energia cinética em B? e) Qual a velocidade em B? f) Quais os valores das energias potencial e cinética em C?

18 Em uma Usina Hidrelétrica

19 Gerador Elétrico Indução Eletromagnética: Um campo magnético variável induz uma corrente elétrica em um condutor