Energia: Fontes de energia e transferências de energia

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1 Energia: Fontes de energia e transferências de energia

2 Metas 1.1 Definir sistema 5sico e associar-lhe uma energia (interna) que pode ser em parte transferida para outro sistema. 1.2 Iden@ficar, em situações concretas, sistemas que são fontes ou recetores de energia, indicando o sen@do de transferência da energia e concluindo que a energia se mantém na globalidade. 1.3 Indicar a unidade SI de energia e fazer conversões de unidades (joules e quilojoules; calorias e quilocalorias). 1.4 Concluir qual é o valor energé@co de alimentos a par@r da análise de rótulos e determinar a energia fornecida por uma porção de alimento. 1.5 Iden@ficar fontes de energia renováveis e não renováveis, avaliar vantagens e desvantagens da sua u@lização na sociedade atual e as respe@vas consequências na sustentabilidade da Terra, interpretando dados sobre a sua u@lização em gráficos ou tabelas.

3 Metas 1.6 Medir temperaturas usando termómetros (em graus Celsius) e associar a temperatura à maior ou menor agitação dos corpúsculos. 1.7 Associar o calor à energia transferida espontaneamente entre sistemas a diferentes temperaturas. 1.8 Definir e iden@ficar situações de equilíbrio térmico. 1.9 Iden@ficar a condução térmica como a transferência de energia que ocorre principalmente em sólidos, associar a condu@vidade térmica dos materiais à rapidez com que transferem essa energia e dar exemplos de bons e maus condutores térmicos no dia a dia Explicar a diferente sensação de quente e frio ao tocar em materiais em equilíbrio térmico.

4 Metas 1.11 a convecção térmica como a transferência de energia que ocorre em líquidos e gases, interpretando os sen@dos das correntes de convecção Iden@ficar a radiação como a transferência de energia através da propagação de luz, sem a necessidade de contacto entre os corpos Iden@ficar processos de transferência de energia no dia a dia ou em a@vidades no laboratório Jus@ficar, a par@r de informação selecionada, critérios usados na construção de uma casa que maximizem o aproveitamento da energia recebida e minimizem a energia transferida para o exterior.

5 Sistema 5sico e energia interna 1.1 Definir sistema 5sico e associar-lhe uma energia interna que pode ser transferida para outro sistema. Sistema.sico Corpo ou conjunto de corpos que são estudados, com uma determinada fronteira e vizinhança, e que têm energia no seu interior. Vizinhança Zona que rodeia o sistema (exterior). Fronteira Zona de separação entre o sistema e a sua vizinhança. A energia de um sistema manifesta-se através da temperatura, calor, chama, luz, som, movimento, eletricidade

6 Sistema 5sico e energia interna A energia de um sistema pode ser transferida para outro sistema, pelo que a sua energia pode aumentar ou diminuir.

7 Sistema 5sico e energia interna Os sistemas podem ser classificados de acordo com as suas trocas de energia e de matéria.

8 Fontes e recetores de energia 1.2 Iden@ficar sistemas que são fontes ou recetores de energia, indicando o sen@do da transferência de energia e que a energia total é constante. Fonte de energia Transferência de energia Recetor de energia Fonte de energia Sistema que fornece energia. Recetor de energia Sistema que recebe energia. A fonte de energia transfere energia para o recetor de energia. Sen=do da transferência de energia: da fonte para o recetor de energia. A energia não se cria nem se perde, mas transfere-se entre sistemas e transforma-se, sendo constante o valor total da energia.

9 Fontes e recetores de energia Transferências de energia Fonte de energia: alimento Fonte de energia: jogador Fonte de energia: Sol Recetor de energia: corpo humano Recetor de energia: bola Recetor de energia: água, solo e atmosfera

10 Unidades de energia 1.3 Indicar a unidade SI de energia e fazer conversões de unidades. Unidade de energia no Sistema Internacional joule (J) em homenagem ao 5sico inglês James Joule (séc. XIX). Outras unidades de energia Quilojoule: 1 kj = 1000 J Megajoule: 1 MJ = J Caloria: 1 cal = 4,18 J (energia dos alimentos) Quilocaloria: 1 kcal = 1000 cal 1 kcal = 4,18 kj = 4180 J Gigajoule: 1 GJ = J Tonelada Equivalente de Petróleo: 1 TEP = J Quilowal-hora: 1 kwh = J (energia elétrica)

11 Energia dos alimentos 1.4 Concluir qual é o valor energé@co de alimentos a par@r da análise de rótulos. Rótulo da embalagem de um alimento 100 g deste alimento têm 1894 kj de energia ou 453 kcal: 1 kcal ,18 kj x g deste alimento têm 9470 kj de energia: x = 453 kcal = cal 100 g kj 500 g x x = 9470 kj = J

12 Fontes de energia 1.5 fontes de energia renováveis e não renováveis, vantagens e desvantagens da sua u@lização. Fontes de energia renováveis Fontes de energia que não se esgotam: sol, água de um rio, ondas, marés, vento, biomassa, biogás e calor da Terra. Fontes de energia não renováveis Fontes de energia que se esgotam e que demoram milhões de anos para serem produzidas na Natureza: petróleo, carvão, gás natural, urânio e plutónio.

13 Fontes de energia Classificação da energia de acordo com a fonte de energia: Energia Energia solar Energia hídrica Energia das ondas Energia das marés Energia eólica Energia da biomassa Energia do biogás Energia geotérmica Energia fóssil Energia nuclear Fonte de energia Sol Água de um rio Ondas Marés Vento Biomassa (madeira e outros resíduos orgânicos) Biogás (produzido por bactérias) Calor do interior da Terra Petróleo, carvão e gás natural Urânio e plutónio

14 Fontes de energia não renováveis Vantagens Fornecem uma grande de energia. Podem estar disponíveis todos os dias, ao contrário do sol, vento e água. Desvantagens Os combusuveis fósseis poluem a atmosfera com vários gases e libertam dióxido de carbono (CO 2 ), que aumenta o efeito de estufa e provoca o aquecimento global. Os combusuveis nucleares produzem resíduos radioa@vos, perigosos para os seres vivos. Muitos países têm de importar os combusuveis fósseis e nucleares, que são caros, e podem surgir problemas económicos e sociais. São um recurso limitado porque esgotam-se.

15 Fontes de energia renováveis Vantagens Não são poluentes. Não libertam dióxido de carbono e não provocam o aquecimento global. Não precisam de ser pagas (são grá@s). Devido ao seu uso os países podem importar menos combusuveis fósseis. Não se esgotam. Desvantagens Não fornecem uma grande quan@dade de energia. Os equipamentos que usam estas fontes de energia são caros e podem alterar a Natureza (os aerogeradores numa montanha, uma barragem num rio...).

16 Temperatura 1.6 Medir temperaturas usando termómetros e associar a temperatura à agitação das paruculas. Temperatura Propriedade dos corpos relacionada com a agitação das paruculas. Quanto maior for a agitação maior será a temperatura. Unidade de temperatura grau Celsius (ºC) em homenagem ao 5sico sueco Anders Celsius (séc. XVIII). A temperatura mede-se com um termómetro.

17 Calor e equilíbrio térmico 1.7 Associar o calor à energia transferida entre corpos a temperaturas diferentes. 1.8 Definir e iden@ficar situações de equilíbrio térmico. Calor Energia transferida entre corpos (sistemas) a temperaturas diferentes, do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura, até que os corpos ficam à mesma temperatura. Equilíbrio térmico Ocorre quando dois corpos em contacto estão à mesma temperatura e não existe transferência de energia na forma de calor.

18 Condução térmica 1.9 a condução térmica como a transferência de energia que ocorre principalmente em sólidos, associar a condu@vidade térmica dos materiais à rapidez com que transferem essa energia e dar exemplos de bons e maus condutores térmicos no dia a dia. A transferência de energia na forma de calor pode ser feita por condução, convecção e radiação. Na condução o calor é transferido ao longo dos sólidos, começando no local com maior temperatura, devido à maior agitação das paruculas que chocam com outras e transferem a energia para as paruculas com menor temperatura.

19 Condução térmica Condu=vidade térmica Capacidade ou rapidez que um material tem de transferir energia na forma de calor. Bons condutores de calor Materiais que recebem e libertam energia na forma de calor mais rapidamente (ex: metais), possuindo uma condu=vidade térmica alta. Maus condutores ou isoladores de calor Materiais que recebem e libertam energia na forma de calor mais lentamente (ex: madeira, plás@co, cor@ça, líquidos e gases), possuindo uma condu=vidade térmica baixa.

20 Quente e frio 1.10 Explicar a diferente sensação de quente e frio ao tocar em materiais. Quente Sensação que corresponde ao aumento da temperatura do corpo humano, devido à transferência de energia na forma de calor de um corpo mais quente. Frio Sensação que corresponde à diminuição da temperatura do corpo humano, devido à transferência de energia na forma de calor para um corpo mais frio.

21 Convecção térmica 1.11 a convecção térmica como a transferência de energia que ocorre em líquidos e gases, interpretando os sen@dos das correntes de convecção. Na convecção o calor é transferido ao longo dos líquidos, gases e plasma, em que o material mais quente sobe e o material mais frio desce formando correntes de convecção. A convecção ocorre nas estrelas, magma, oceanos, atmosfera e quando se aquece a água ou o ar.

22 Convecção térmica 1.12 a radiação como a transferência de energia através da luz, sem a necessidade de contacto entre os corpos. Na radiação o calor é transferido através da luz (visível ou invisível) sem a necessidade de contacto entre os corpos. Exemplos:

23 Nelson Alves Correia Agrupamento de Escolas Gil Paes Torres Novas