TERMODINÂMICA. Encontro 5: Como a energia produzida pelo Sol chega até a Terra?

Transcrição

1 TERMODINÂMICA Encontro 5: Como a energia produzida pelo Sol chega até a Terra?

2 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Vídeo ABC da astronomia

3 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Como a fusão termonuclear produz energia no interior do Sol? Qual o mecanismo que possibilita o transporte desta energia até a Terra?

4 CALOR O que você entende por calor?

5 O QUE É ENERGIA? Uma quantidade numérica calculada em material; Não pode ser criada; Pode transformar-se, modificando a situação ou estado de objetos.

6 O QUE É ENERGIA? É classificada em: Cinética movimento de objetos

7 O QUE É ENERGIA? Potencial armazenada quando deformamos objetos (elástica) ou deslocando objetos e campos (gravitacional)

8 O QUE É ENERGIA? Para compreender qual a relação entre energia e a temperatura de um objeto, vamos usar como exemplo um velho conhecido nosso!!!!

9 O QUE É CALOR? Retomaremos o exemplo da festa para compreendermos o que é calor.

10 O QUE É CALOR? Numa festa, as pessoas ficam animadas por diferentes causas. O dinheiro é uma delas. Quanto mais dinheiro uma pessoa possui, mais alegre ela estará, logo, ficará mais agitada.

11 O QUE É CALOR? Logo, para modificar o estado de uma festa, deixando as pessoas mais agitadas, fornecemos dinheiro às pessoas que estão nelas.

12 O QUE É CALOR? Ou então, para deixar as pessoas menos agitadas, retiramos dinheiro delas.

13 O QUE É CALOR? Podemos fazer uma comparação com os átomos/moléculas de materiais/substâncias. Conforme fornecemos ou retiramos energia, modificamos suas agitações e consequentemente a temperatura de materiais/substâncias.

14 O QUE É CALOR? Calor é a transferência de energia, mas em que condições ela ocorre?

15 O QUE É CALOR? Etapa 1 A turma deve se dividir em 2 grupos. Cada grupo representa um objeto Cada aluno representa um constituinte.

16 O QUE É CALOR? Cada aluno receberá diferentes valores de dinheiro fictício J$ (JOULE)

17 O QUE É CALOR? Qual a forma de energia que os grupos possuem?

18 ENERGIA TÉRMICA Etapa 2 Os grupos irão somar o total de dinheiro (energia cinética) que possuem. A este valor denominamos Energia Térmica.

19 TEMPERATURA Etapa 3 Cada grupo calculará o valor médio de energia que possui. Valor médio = Valor total de dinheiro (Energia térmica). nº de integrantes do grupo

20 TEMPERATURA Qual dos grupos possui maior temperatura (valor médio de energia)?

21 TEMPERATURA Etapa 4 Os componentes trocarão dinheiro (energia) entre si nos grupos. Isto modifica a temperatura e a energia dos grupos?

22 EQUILÍBRIO TÉRMICO Etapa 5 Os grupos formação um único grupo trocando dinheiro (energia) entre si. Calcularão o valor médio de dinheiro (energia) do novo grupo.

23 EQUILÍBRIO TÉRMICO O que significa um único valor médio para todos os grupos? O que este valor significa quando comparado aos dos grupos isolados?

24 CALOR Etapa 6 Os grupos irão se separa e calcular novamente o valor total de dinheiro (energia térmica).

25 CALOR Comparando com os valores de antes, o que aconteceu com a energia térmica de cada grupo?

26 CALOR Comparando valores verificamos que um grupo perdeu exatamente a energia que o outro grupo ganhou. O que possibilitou a transferência de um grupo para outro?

27 CALOR É a transferência de energia entre dois sistemas com diferentes temperaturas

28 CALOR Representamos calor com a letra Q Um objeto quando aumenta a temperatura é porque ganhou energia térmica (Q é positivo) Um objeto quando diminui a temperatura é porque perdeu energia térmica (Q é negativo)

29 CALOR Quando sistemas isolados interagem entre si, eles trocam energia. A quantidade de energia térmica que um objeto cedeu (-Q) é igual a quantidade de energia térmica que o outro ganhou (+Q) Mas a energia total fica conservada.

30 CONDUÇÃO Perdeu energia - Q EQUILÍBRIO TÉRMICO T A =T B =55 C Ganhou energia + Q A B T A = 70 C ENERGIA T B = 30 C

31 PROCESSOS DE TROCA DE ENERGIA TÉRMICA (CALOR) EXPERIMENTO 1 - Condução

32 CONDUÇÃO Ocorre quando há transferência de energia pela agitação dos átomos; Ela ocorre pelo contato direto; Nela não há transporte de matéria;

33 CONDUÇÃO Condutores térmicos - permitem a troca de energia (Calor) mais facilmente.

34 CONDUÇÃO Isolante térmicos não permitem a troca de energia (Calor) mais facilmente. Exemplo - Isopor, lã, vidro.

35 CONVECÇÃO Perdeu energia - Q Ganhou energia + Q A B T A = 70 C ENERGIA T B = 30 C

36 PROCESSOS DE TROCA DE ENERGIA TÉRMICA (CALOR) Vídeo sobre convecção

37 CONVECÇÃO Ocorre quando há modificação da densidade através da transmissão de calor; Ela ocorre somente entre líquidos e gases; Há transporte de matéria;

38 CONVECÇÃO Onde ocorre fenômenos de convecção

39 RADIAÇÃO Perdeu energia - Q Ganhou energia + Q A B T A = 70 C ENERGIA T B = 30 C

40 RADIAÇÃO Ocorre pela transmissão de calor através de ondas eletromagnéticas; Não necessitam de um meio material.

41 RADIAÇÃO

42 GARRAFA TÉRMICA A garrafa térmica busca evita as três forma transfererência de energia (calor)

43 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

44 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? A geração de energia das estrelas ocorre no seu núcleo através da fusão nuclear. A fusão termonuclear é fusão de dois núcleos atômicos, formando outro elemento.

45 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Particularmente no interior das estrelas ocorre a fusão do hidrogênio em hélio. Para que possamos realizar esta fusão são utilizados 6 átomos conforme figura abaixo.

46 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Simulação Fusão nuclear

47 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Nos passos 1 e 2, verificamos que cada vez que ocorre a fusão de dois núcleos, é liberado um radiação gama, responsável por aquecer o interior do Sol. Núcleo

48 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Na zona radiativa a radiação gama realiza sucessivas interações com os outros núcleos atômicos, transferindo parte de sua energia para eles.

49 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? No Sol, o tempo para que esta radiação saia do núcleo e atinja sua superfície é de 170 mil anos.

50 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Ao redor da zona radiativa temos a zona convectiva.

51 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Os gases desta região são aquecidos, ficando mais leve (diminuem a densidade).

52 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Na fotosfera, os gases emitiram radiação e diminuíram sua temperatura ao emitirem radiação eletromagnética ficam pesados (aumentam a densidade).

53 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? Esta diferença de densidade resulta numa zona convectiva, ou seja, os gases trocam energia com o núcleo através do processo de convecção.

54 COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA? A radiação eletromagnética é emitida para o espaço, sendo que parte dela atinge a nossa superfície.