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Sumário
1. INTRODUÇÃO.................................................................................................................
**2. ENERGIA MECÂNICA .............................................................................................1 a 2
- ENERGIA QUÍMICA .................................................................................................3 a 4
- ENERGIA TÉRMICA ................................................................................................4 a 5
- ENERGIA SOLAR ...................................................................................................6 a 7
- ENERGIA NUCLEAR ...............................................................................................8 a 9**
7. CONCLUSÃO ...............................................................................................................
8. BIBIOGRAFIA ..............................................................................................................
1 - Introdução
Falarei sobre os diversos tipos de energia, Em geral, o conceito e uso da palavra energia se refere "ao potencial inato para executar trabalho ou realizar uma ação", O termo energia também pode designar as reações de uma determinada condição de trabalho, por exemplo, o calor, trabalho mecânico (movimento) ou luz. Estes que podem ser realizados por uma fonte inanimada (por exemplo, motor, caldeira, refrigerador, alto-falante, lâmpada, vento) ou por um organismo vivo (por exemplo, os músculos, energia biológica).
O conceito de Energia é um dos conceitos essenciais da Física. Nascido no século XIX pode ser encontrado em todas as disciplinas da Física (mecânica, termodinâmica, eletromagnetismo, mecânica quântica, etc.) assim como em outras disciplinas, particularmente na Química. Começarei o estudo de cada um dos principais tipos de energia.
2 - Energia Mecânica
Energia mecânica é, resumidamente, a capacidade de um corpo produzir trabalho. Energia mecânica é a energia que pode ser transferida por meio de força. A energia mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética. Se o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuam nele, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento. A energia mecânica "E" que um corpo possui é a soma da sua energia cinética "c" mais energia potencial "p".
Uma força é classificada como sendo conservativa quando um trabalho realizado por ela para movê-lo de um lugar a outro independentemente do percurso, isto é, do caminho escolhido. Esclarecendo: para carregar um saco de batatas e transportá-lo morro acima, o caminho escolhido pode ser mais longo, caminhando circularmente ou um caminho mais curto e reto, mas através de uma ladeira íngreme. A força gravitacional é um tipo de força conservativa. Um exemplo de força não conservativa é a força de atrito que também é chamada força dissipativa.
Há uma lei fundamental da Física que é a da conservação da energia mecânica de um corpo: E = K + U = constante, se um corpo está sob a ação somente de forças conservativas. Isso equivale a dizer que se a energia cinética de um corpo aumenta, a energia potencial deve diminuir e vice- versa de modo a manter E constante.
Considere que uma bola com massa m = 0,6 kg, na mão de uma pessoa está a uma altura h = 4 m do chão. Sua energia potencial é U = mgh = 24 joules sendo g = 10 m/s², a aceleração da gravidade. Nesse lugar, como a bola está parada, sua velocidade = 0 e, portanto sua energia cinética também é igual à zero: K = 1/2(mv²) = 0. Assim sua energia mecânica total é E = 24 J. Ao ser lançada, essa bola atinge o solo e sua altura ficará igual à zero, e sua U = 0. Como há conservação de energia mecânica, sua energia cinética ficará sendo K = 24 J. Deste valor podemos obter o valor da velocidade instante antes de atingir o solo: v = 8,94 m/s. Quanto maior a altura de onde é lançada a bola, maior a velocidade atingida ao atingir o chão. Vale o contrário, isto é, quanto maior a velocidade, maior a altura atingida.
Assim, se um atleta quer saltar uma boa altura h, é preciso correr muito para atingir uma velocidade alta. É isso que fazem os atletas que praticam salto em altura, salto tríplice, saltos com evoluções em ginástica olímpica. Também pode ser dividida em: Energia Cinética, Energia Potencial Gravitacional e Energia Potencial Elástica. A energia mecânica é a energia de movimento.
Onde:
energia cinéticaK energia potencial gravitacionalU constante elásticak massa (kg)m aceleração da gravidade (~9.8m/s²) (constante)g altura(m)h velocidade(metros por segundo)v
Fórmulas
Energia Mecânica = Ec+ Ep
Para:
Energia Cinética = mv
Energia Potencial Gravitacional(Epg) = mgh
A ruptura da ligação simples de uma molécula de hidrogênio (H-H em H2) consome 436 kJ mol-1. H-H E= 436 kJ mol- A ruptura da ligação dupla de uma molécula de oxigênio (O=O em O2) consome 499 kJ mol-1. O=O E= 499 kJ mol- A formação das duas ligações simples numa molécula de água (H-O em H2O) liberta 2*460 kJ mol-1. H-O E= 460 kJ mol- (a energia de dissociação de HO-H e H-O é diferente, pelo que este valor é a média de ambos) Tomando a equação química com as devidas estequiometrias:
H2 + 1/2O2 --> H2O
Pode-se concluir (subtraindo a energia libertada e somando a energia consumida ou absorvida) que a variação energética é:
( 436 +499/2 -2*460 ) kJ mol-1 = - 235 kJ mol-
ou seja, o sistema liberta 235 kJ por cada mol de água formada.
(exemplo de energia química)
4 - Energia Térmica
Energia térmica ET é uma forma de energia que está diretamente associada à temperatura absoluta T de um sistema, e corresponde à soma das energias cinéticas Eis que suas partículas constituintes possuem em virtude de seus movimentos de translação, vibração ou rotação. Assume- se um referencial inercial sob o centro de massa do sistema. A energia térmica de um corpo macroscópico corresponde à soma das energias cinéticas de seus constituintes microscópicos. À transferência de energia térmica de um sistema termodinâmico a outro se dá o nome de calor.
Na maioria das reações químicas espontâneas exoenergéticas a energia inicialmente armazenada na forma de energia potencial elétrica na distribuição eletrônica dos elétrons na estrutura dos reagentes é convertida em energia térmica armazenada nas partículas dos produtos, o que mantém a energia interna do sistema formado pelos reagentes e/ou produtos constante em obediência à lei da conservação da energia, mas leva a um considerável aumento na temperatura absoluta do sistema como um todo. Este sistema aquecido é então utilizado como a fonte quente (fonte de calor) em uma máquina térmica que tenha por função transformar a energia térmica da fonte quente em trabalho. No processo energia térmica acaba renegada à fonte fria.
O calor na verdade é o fluxo de energia que se dá entre dois sistemas devidos exclusivamente à diferença de temperatura entre esses sistemas ou corpos.
A energia térmica (e o calor) mede-se em unidade de energia: o Joule no sistema SI, ou de forma habitual a caloria. A definição de caloria é a quantidade de calor (energia) necessária para elevar em 1 grama de água de 14,5 graus Celsius (oC) para 15,5oC. Em linguagem matemática a energia térmica é definida como: E (^) termica = Σi Ec_i
Para sistemas onde vale o princípio da eqüipartição da energia, o que corresponde à maioria dos sistemas termodinâmicos, ela pode ser expressa por:
E (^) termica onde KB corresponde à constante de Boltzmann, N corresponde ao número de partículas no sistema, T corresponde à temperatura absoluta do sistema e r corresponde ao número de graus de liberdade por partícula do sistema, podendo r assumir valores entre r=9 (três graus de translação, três de rotação e três de vibração) para sistemas compostos por partículas mais complexas e r=3 nos sistemas tridimensionais mais simples (compostos por partículas pontuais com três graus de translação apenas).
(exemplo de energia térmica) (exemplo de energia térmica – estufa)
5 - Energia Solar
Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica.
No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m² de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é refletido pelas nuvens. ‘ Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta.
As plantas utilizam diretamente essa energia no processo de fotossíntese. Nós usamos essa energia quando queimamos lenha ou combustíveis minerais. Existem técnicas experimentais para criar combustível a partir da absorção da luz solar em uma reação química de modo similar à fotossíntese vegetal - mas sem a presença destes organismos.
Tipos
Os métodos de captura da energia solar classificam-se em diretos ou indiretos:
À semelhança de outros países do mundo, em Portugal desde Abril de 2008 um particular pode produzir e vender energia elétrica à rede elétrica nacional, desde que produzida a partir de fontes renováveis. Um sistema de micro produção ocupa cerca de 30 metros quadrados e permite ao particular receber perto de 4 mil euros ano.
(exemplo de energia solar – placas) (exemplo de energia solar – como ocorre)
6 - Energia Nuclear
Energia nuclear é a energia liberada numa reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atômicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, emitindo energia durante esse processo. Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia. Foi descoberta por Hahn, Straßmann e Meitner com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com nêutrons.
A tecnologia nuclear tem a finalidade de aproveitar a energia nuclear, convertendo o calor emitido na reação em energia elétrica. Isso pode acontecer controlada mente em reator nuclear ou descontroladamente em bomba atômica. Em outras aplicações aproveita-se da radiação ionizante emitida.
Tipos de reações nucleares
A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento, podendo transformar-se em outros ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos. O caso mais interessante é a possibilidade de provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras partículas.
Existem duas formas de reações nucleares: a fissão nuclear, onde o núcleo atômico subdivide-se em duas ou mais partículas; e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para formar um novo núcleo.
História
Ernest Rutherford, o descobridor do núcleo atômico, já sabia que esses poderiam ser modificados através de bombardeamento com partículas rápidas. Com a descoberta do nêutron ficou claro que deveriam existir muitas possibilidades dessas modificações.
Enrico Fermi suspeitava que o núcleo ficaria cada vez maior acrescentando neutrons. Ida Noddack foi a primeira a suspeitar que "durante o bombardeamento de núcleos pesados com nêutrons, esses poderiam quebrar em pedaços grandes, que são isótopos de elementos conhecidos, mas não vizinhos dos originais na tabela periódica"
A fissão nuclear foi descoberta por Otto Hahn e Fritz Straßmann em Berlim-1938 e explicada por Lise Meitner e Otto Frisch (ambos em exílio na Suécia) logo depois, com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com nêutrons. A primeira reação em cadeia foi realizada em dezembro de 1942 em um reator de grafite de nome Chicago Pile 1 (CP-1), no contexto do projeto "Manhattan" com a finalidade de construir a primeira bomba atômica, sob a supervisão de Enrico Fermi na Universidade de Chicago. Vantagens e desvantagens A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis. Considerada como vilâ no passado, a Energia Nuclear passou gradativamente a ser defendida por ecologistas de renome como James E. Lovelock por não gerarem gases de efeito estufa. Estes ecologistas defendem uma virada radical em direção à energia nuclear como forma de combater o aquecimento global.
Desvantagens:
- Residuos radioativos (pop.: Lixo atômico) Considere-se que já uma quantidade de 300 gramas de Plutônio 239, finamente espalhada pelo globo terrestre levaria a extinção da população humana ao longo prazo. Em um ano, um reator nuclear de 1200 MW produz 265 kg desse material, que tem meia-vida é de 24.000 anos.
- Acidentes O acidente no reator de Chernobyl (ex-URSS) contaminou radioativamente uma área de aproximadamente 150.000 km² (corresponde mais de três vezes o tamanho do estado do Rio de Janeiro), sendo que 4.300 km² possuem acesso interditado indefinitamente. Até 180 quilômetros distantes do reator situam-se áreas com uma contaminação de mais de 1,5 milhões de Becquerel por km², o que deixá-las de fato inabitáveis por milhares de anos.
- Segurança A Organização Mundial de Energia Nuclear alerta que terroristas podiam comprar resíduos radioativos, por exemplo de países da ex-USSR ou de países com ditaduras que usam tecnologias nucleares como Irã ou Coreia-Norte e construir uma assim chamada "bomba suja".
Quanto fácil é desviar materiais altamente radioativos mostra o exemplo do acidente radiológico de Goiânia no Brasil em 1987 onde foi furtado uma pedra de sal de de cloreto de Césio-137, um isótopo radioativo, de um hospital abandonado.
- Gases de estufa A produção de gases de estufa de uma usina nuclear comum está de 3 a 6 vezes maior comparada com a energia hídrica e eólica, considerando o processo todo necessário para operá-la. (A produção de gases de estufa de uma usina de carvão tem um fator de 80.)
(exemplo de energia nuclear - Bomba atômica) símbolo usado para identificar algo como nuclear)
