FONTES E FORMAS DE ENERGIA

Transcrição

1 Energia FONTES E FORMAS DE ENERGIA

2 Energia está em tudo que nos rodeia! Vou dormir para recuperar energia para amanhã! Não me sinto bem! Estou sem energia Nestas situações associa-se energia à saúde ou à actividade.

3 Energia está em tudo que nos rodeia! Diariamente, ouvimos ou lemos frases como: Em frases como estas, a palavra energia é utilizada como sinónimo de fonte de energia.

4 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.: electricidade, gasolina, petróleo.

5 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.

6 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.

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

8 Fontes de energia renováveis 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. 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.

9 Fontes de energia não renováveis Gás natural Carvão Petróleo bruto 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.

10 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.

11 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.

12 Formas de energia 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.

13 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.

14 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.

15 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.

16 Impactes ambientais Energias renováveis 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.

17 Energia hidráulica: Energia limpa. Energia da biomassa: Impactes ambientais As centrais hidroeléctricas (barragens) provocam inundações alterando o equilíbrio dos ecossistemas. Energia limpa. A produção de electricidade através da combustão liberta gases nocivos e partículas para a atmosfera, contribuindo para o aquecimento global. 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.

18 Energia nuclear: Energia poluente. Impactes ambientais Energias não renováveis 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.

19 Conclusões A energia manifesta-se à nossa volta e nas actividades que desenvolvemos de muitas formas: nada acontece sem energia. A energia faz parte do Universo que nos rodeia. As fontes de energia podem ser renováveis ou não renováveis conforme o tempo que leva a repor-se a energia que delas vai sendo utilizada. O século XX recorreu essencialmente a energias poluentes ou sujas, como o petróleo, gás natural ou carvão. O século XXI irá abrir as portas às energia limpas, que além de não serem poluentes são inesgotáveis.

20 Conclusões O Sol é a principal fonte de energia renovável e é a origem de toda a energia que consumimos na Terra. A energia manifesta-se de diferentes modos, sendo detectada pelos efeitos que produz. A energia, que é só uma, pode ser qualificada de acordo com os efeitos que produz, com os fenómenos a que está associada ou de acordo com a fonte de onde provém.

21 Energia FORMAS FUNDAMENTAIS DE ENERGIA

22 Formas fundamentais de energia As diferentes designações atribuídas à energia correspondem apenas a duas formas fundamentais de energia: Energia cinética que está associada ao movimento. Esta é a energia que associamos ao vento, à água em movimento, à corrente eléctrica no circuito, ao som e à agitação das partículas do ar junto de um aquecedor. Energia potencial que corresponde à energia armazenada em condições de poder ser utilizada. Esta é a energia acumulada numa bateria, nos alimentos e nos combustíveis.

23 Energia cinética O automóvel em movimento, a criança que corre e a pedra a rolar têm energia cinética. Qualquer corpo em movimento possui energia cinética!

24 Energia potencial O alpinista possui energia armazenada pelo facto de estar a ser atraído pela Terra. Essa energia que não se está a manifestar mas que pode vir a manifestar-se se cair, designa-se por energia potencial gravítica.

25 Energia potencial O boneco dentro da caixa tem energia armazenada. Esta energia manifesta-se quando o boneco salta e designa-se por energia potencial elástica.

26 Energia potencial A mistura explosiva possui energia, mesmo antes de explodir. Esta energia está relacionada com as forças de ligação entre as partículas que constituem as substâncias e designa-se por energia potencial química.

27 A energia cinética depende de quê? Se duas pedras, com a mesma massa, forem atiradas contra uma parede com velocidades diferentes, qual provocará mais danos? A pedra que provoca maior estrago é a que possui maior velocidade porque tem uma energia cinética maior.

28 A energia cinética depende de quê? Se duas pedras, de massas diferentes, forem atiradas contra uma parede com a mesma velocidade, qual provocará maior estrago? A pedra que provoca maior estrago é a que possui maior massa porque tem uma energia cinética maior.

29 A energia potencial gravítica depende de quê? Se deixarmos cair uma pedra, em qual dos três níveis vai causar maior estrago? A pedra produz mais estragos quando cai do nível 3 porque como cai de uma altura maior tem uma energia potencial gravítica maior.

30 A energia potencial gravítica depende de quê? Se deixarmos cair duas pedras de massas diferentes mas da mesma altura, qual vai causar maior estrago? A pedra de maior massa produz mais estragos porque tem uma energia potencial gravítica maior.

31 Energia cinética e energia potencial A energia cinética depende da massa e da velocidade. Maior massa Maior energia cinética Maior velocidade A energia potencial gravítica depende da massa e da altura. Maior massa Maior energia potencial gravítica Maior altura A energia potencial elástica depende da deformação. Maior deformação Maior energia potencial elástica

32 Energia TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA

33 Sistemas físicos O que é um sistema físico? Um sistema físico é uma porção do universo que escolhemos para analisar e estudar. Sistema Fronteira Sistema Exterior

34 Fonte, receptor e transferência de energia O sistema em estudo é a água a ser aquecida: - Fonte de energia álcool em combustão - Receptor de energia - água As fontes de energia fornecem energia aos receptores de energia.

35 Fonte, receptor e transferência de energia Sempre que a energia passa de um sistema para outro diz-se que ocorre uma transferência de energia: Fonte Receptor Aqui a energia passou do álcool em combustão para a água.

36 Fonte, receptor e transferência de energia - Fonte de energia - Receptor de energia pilha lâmpada

37 Unidade SI de energia A energia que é cedida ou recebida em cada unidade de tempo chama-se potência: Potência Energia = Tempo Potência Energia E P = E = P t t

38 Unidade SI de energia A unidade SI de energia chama-se Joule, símbolo J, em homenagem ao físico inglês James Prescott Joule. A unidade SI de potência chama-se Watt, símbolo W, em homenagem ao inventor James Watt.

39 Unidade SI de energia No sistema internacional de unidades: E = P t J W s 1J = 1W 1s

40 Outras unidades de energia Quando queremos falar de energia eléctrica utilizamos a unidade quilowatt-hora, kwh. E = P t kwh kw h A quantos joules corresponde 1 quilowatt-hora? 1 kwh = 1 kw x 1 h 1 kwh = 1000 W x 3600 s 1 kwh = J

41 Outras unidades de energia Quando queremos falar em valores energéticos de alimentos utilizamos a caloria. Sobremesa Quantidade Caloria Gelado 2 bolas 199 cal Gelatina dose individual 97 cal Leite Creme dose individual 140 cal Mousse Chocolate dose individual 193 cal Pudim Flan dose individual 142 cal Salada de Frutas dose individual 98 cal Tarte de Maçã fatia média 112 cal A caloria relaciona-se com o Joule da seguinte forma: 1 cal = 4,18 J 1 kcal = J 1 kcal = 4,18 kj

42 Exercício: 1. Um secador de cabelo de potência 1200W funciona durante 20 s. Calcula a energia recebida pelo secador. 2. Se a energia recebida pelo secador for de 30 kj, durante quanto tempo esteve a funcionar o secador?

43 Será que alguma energia se perde ao ser transferida de um sistema para outro? Exemplo 1: Energia utilizada para o movimento Energia armazenada no motor Energia dissipada no aquecimento das peças do motor, etc.

44 Será que alguma energia se perde ao ser transferida de um sistema para outro? Exemplo 2: Energia utilizada para aquecer o ambiente Energia armazenada na lenha Energia dissipada sob a forma de luz Energia dissipada pela chaminé

45 Será que alguma energia se perde ao ser transferida de um sistema para outro? Num diagrama de energia devemos representar a: Energia útil que é a energia que durante a transferência é realmente utilizada. Energia dissipada que é a energia que durante a transferência é perdida. Energia útil Energia fornecida Sistema Energia dissipada

46 Princípio da Conservação da Energia Podemos concluir que numa transferência de energia: E = E + E fornecida útil dissipada Esta expressão traduz o Princípio da Conservação de Energia: a quantidade de energia que temos no final de um processo é sempre igual à quantidade de energia que temos no início desse mesmo processo. Ou seja, a energia não se cria nem se destrói; apenas se transfere. A energia total do Universo é sempre constante.

47 Exercício Completa o diagrama de energia para uma lâmpada de incandescência em funcionamento: Energia eléctrica Energia dissipada sob a forma de calor Energia radiante Se fornecermos ao sistema 50 J de energia e se a lâmpada tiver uma perda de 15 J, qual será o valor da energia útil?

48 Conclusões A energia, que é só uma, pode ser qualificada de acordo com os efeitos que produz, com os fenómenos a que está associada ou de acordo com a fonte de onde provém. Na Natureza há apenas duas formas de energia: Energia cinética que está associada ao movimento Energia potencial que esta armazenada em condições de poder vir a ser utilizada. A energia pode transferir-se de fontes para receptores. Um sistema físico é uma porção do universo que escolhemos para analisar ou estudar.

49 Conclusões Qualquer fonte ou receptor de energia pode ser considerado um sistema físico. Chama-se potência à energia transferida por unidade de tempo. Energia e potência são grandezas físicas que se relacionam através de: E = P t Energia Potência Tempo A unidade SI de energia é o Joule, J, e a de potência é o Watt, W. O quilowatt-hora, kwh, e a caloria, cal, são unidades práticas de energia.

50 Conclusões Quando ocorre uma transferência de energia, nem toda a energia recebida é aproveitada para o que pretendemos: alguma energia degrada-se. E = E + E fornecida útil dissipada Princípio da conservação de energia: sempre que ocorre uma transferência de energia, a quantidade de energia total do Universo não se altera: é a mesma antes e depois da transferência.