1.1.1 Energia e tipos fundamentais de energia. Energia interna

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1 1.1.1 Energia e tipos fundamentais de energia. Energia interna Adaptado pelo Prof. Luís Perna A Energia está em tudo que nos rodeia! Nestas situações associa-se energia à saúde ou à atividade que estamos a praticar. 1

2 A Energia está em tudo que nos rodeia! Diariamente, ouvimos ou lemos frases como: Estes cereais dão muita energia. Em frases como estas, a palavra energia é utilizada como sinónimo de fonte de energia. Consumos de Energia O ser humano, tal como os outros seres vivos, necessitam de energia para viver. O desenvolvimento das sociedades modernas assenta num enorme consumo de energia para atividades industriais e comerciais. Na figura seguinte, comparam-se os consumos energéticos em Portugal, em percentagem, por sector de atividade, em 1990 e em Embora em percentagem os consumos possam ter baixado em alguns sectores, os consumos absolutos de energia têm aumentado constantemente em todos os países. 2

3 A palavra energia surgiu no século XIX para descrever alguns fenómenos naturais no domínio da física, da química e das ciências naturais. ENERGIA E Unidade do sistema internacional (SI) : Joule (J) A energia não é algo material como um corpo, embora esteja ligada aos corpos. Mas afinal o que é a energia? É a capacidade de realizar trabalho, ou seja, gerar força num determinado corpo ou sistema físico. Etimologicamente, este termo deriva do grego "ergos", cujo significado original é literalmente trabalho. Em Física, a energia está associada à capacidade de qualquer corpo produzir trabalho, ação ou movimento. 3

4 ENERGIA Energia Todos os corpos têm energia e essa energia pode transferir-se de uns corpos para outros. Corpo que recebe energia RECETOR Corpo que cede energia FONTE Energia em sistemas Designa-se por sistema a região do espaço que se pretende estudar: corpo ou conjunto de corpos. A fronteira separa a vizinhança do sistema. A vizinhança é o exterior do sistema que com ele pode interagir. FRONTEIRA SISTEMA VIZINHANÇA Um sistema tanto pode ser uma galáxia como um átomo, uma bola, ou o próprio corpo humano. 4

5 ENERGIA ENERGIA Lei da Conservação da Energia A energia pode transferir-se entre corpos, mas não se pode criar nem destruir. Aquecimento de água numa panela SISTEMA Há dissipação de energia para a vizinhança, por exemplo, através do aquecimento do ar. Parte da energia é utilizada no aquecimento da água. energia fornecida pela chama Lei da Conservação da Energia A energia pode transferir-se entre corpos, mas não se pode criar nem destruir. Aquecimento de água numa panela SISTEMA ENERGIA DISSIPADA ENERGIA ÚTIL ENERGIA FORNECIDA 5

6 ENERGIA Lei da Conservação da Energia A energia pode transferir-se entre corpos, mas não se pode criar nem destruir. Aquecimento de água numa panela SISTEMA ENERGIA DISSIPADA + ENERGIA ÚTIL = ENERGIA FORNECIDA E fornecida = E u + E d Tipos fundamentais de energia Há apenas dois tipos fundamentais de energia: energia cinética e energia potencial. Energia cinética energia associada ao movimento Um corpo em movimento tem energia cinética. 6

7 Tipos fundamentais de energia Há apenas dois tipos fundamentais de energia: energia cinética e energia potencial. Energia cinética energia associada ao movimento dos corpos E c = 1 2 m v2 velocidade do corpo (m/s) Energia cinética (J) massa do corpo (kg) Tipos fundamentais de energia Há apenas dois tipos fundamentais de energia: energia cinética e energia potencial. Energia potencial energia associada à possibilidade ou potencialidade de alterar o movimento devido a interações gravíticas (ou forças). Corpo ENERGIA POTENCIAL GRAVÍTICA Terra Sistema Terra + Sol Ep grav = m g h Sistema corpo + Terra 7

8 Tipos fundamentais de energia Há apenas dois tipos fundamentais de energia: energia cinética e energia potencial. Energia potencial energia associada à potencialidade de alterar o movimento devido a interações elétricas (ou forças). ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA Sistema protão + eletrão Tipos fundamentais de energia Há apenas dois tipos fundamentais de energia: energia cinética e energia potencial. Energia potencial energia associada à potencialidade de alterar o movimento devido a interações elásticas (ou forças). ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA Sistema mola + bola 8

9 Tipos fundamentais de energia Há apenas dois tipos fundamentais de energia: energia cinética e energia potencial. Energia potencial energia associada à energia acumulada nos combustíveis, alimentos, medicamentos, etc. ENERGIA POTENCIAL QUÍMICA Energia interna Energia associada às partículas que constituem um corpo. Resulta da energia cinética das partículas do sistema. energia potencial associada às interações entre as partículas do sistema. Depende da agitação corpuscular das partículas e, portanto, da temperatura do sistema. do número de partículas do sistema. 9

10 Energia interna Energia associada às partículas que constituem um corpo. Aumento da agitação corpuscular (por aumento da temperatura do sistema) Aumento da energia interna (por aumento da energia cinética) Energia interna e temperatura A temperatura mede a agitação das partículas, logo, está relacionada com a energia cinética média dos corpúsculos que constituem a matéria. Quanto maior for a temperatura, maior será a energia interna do sistema, uma vez que a sua energia cinética interna (a nível microscópico) será maior. 10

11 Energia interna Energia associada às partículas que constituem um corpo. Aumento do número de partículas (aumento da quantidade de matéria do sistema) Aumento da energia interna Energia interna e o número de corpúsculos Para um mesmo sistema quanto maior for a sua massa, maior será a sua energia interna. 11

12 Atividade Determine a energia cinética de um carro, de 900 kg, que num dado instante tem uma velocidade de 50 km h 1. Atividade Determine a energia cinética de um carro, de 900 kg, que num dado instante tem uma velocidade de 50 km h 1. RESOLUÇÃO Dados: m = 900 kg v = 50 km h = = 13,9 m 3600 s 1 Conversão para unidades do SI Determinar a energia cinética: E c = 1 2 m v2 E c = (13, 9)2 2 E c = 8, J 12

13 TPC Fazer os exercícios da página 55 ficaram por fazer: Energia e tipos fundamentais da energia. Energia interna 13