Componente de Física do 10ºano - Módulo Inicial
Professora Paula Melo Silva
A energia
• é uma propriedade dos sistemas físicos.
Um sistema
• é uma porção do Universo que queremos estudar.
Fronteira
• Os limites do sistema designam-se por fronteira do sistema.
Chama-se vizinhança de um sistema
• à porção do universo que o rodeia.
Sistema
aberto
• é um sistema cuja fronteira permite
trocas de matéria e/ou energia com a
vizinhança.
Sistema
fechado
• é um sistema cuja fronteira não permite
trocas de matéria com a vizinhança, mas
permite trocas de energia.
Sistema
isolado
• é um sistema cuja fronteira não permite
trocas de matéria nem de energia com a
vizinhança.
Os sistema físicos necessitam de energia para realizar
tarefas.
Todo o sistema que fornece
energia é uma fonte de energia.
Todo o sistema que recebe
energia é um recetor de energia.
Situação
energética
mundial
necessidade
energética
degradação
de energia
Energia
qualidade
de vida
ambiente
As fontes de energia podem
classificar-se em:
fontes primárias
As fontes primárias são aquelas cuja
energia produzida é utilizada tal
como existe na natureza.
fontes secundárias
As fontes secundárias de energia são
aquelas que derivam da
transformação de uma energia
primária.
Energia solar
Primárias
Fontes de
energia
Combustíveis
fósseis
Energia hídrica
Secundárias
Gasolina
As fontes de energia
renováveis são aquelas que
se podem utilizar sem se
esgotarem.
As fontes de energia não
renováveis são fontes
primárias de energia que se
vão esgotando à medida
que se vão utilizando.
Sol
Hídrica
Vento
Fontes de
Energia
renováveis
Ondas
Biomassa
Geotérmica
Petróleo
Nuclear
Fontes de
Energia não
renováveis
Carvão
Gás
Natural
Vantagens e
inconvenientes da
utilização de energia
renováveis e nãorenováveis.
Fatores que contribuem
para o uso racional das
fontes de energia.
•
•
•
•
Aproveitamento de subprodutos
Reciclagem
Reutilização
Redução do consumo
A energia é apenas uma, mas manifesta-se de vários modos.
As manifestações energéticas podem ser classificadas em energia cinética e energia
potencial.
• A energia cinética encontra-se associada ao movimento dos corpos.
• A energia potencial é a energia que depende da posição de um corpo relativamente a outros sistemas com os quais interatua.
• Energia potencial elétrica
• Energia potencial gravítica
• Energia potencial elástica
• Etc.
Energia
Cinética
Energia
Potencial
Energia
Mecânica
Unidades de energia
Joule
Quilowatt-hora
Caloria
A unidade de energia do
Sistema Internacional de
Unidades é o joule (J)
Lei da conservação
da energia.
A energia é constante contudo não
sabemos usar de modo útil todas as suas
manifestações daí termos de poupar as
manifestações utilizáveis!
A energia conservase
Crise Energética?!
Poupar Energia
Transferências e
Transformações de energia
Quando um sistema cede ou
recebe energia do exterior dizse que há transferência de
energia.
A energia pode ser convertida
de uma forma noutra forma de
energia. Diz-se que houve uma
transformação de energia.
Pode haver transformação de
energia de um sistema sem que
haja transferência de energia.
Por exemplo: no caso de uma
pedra a cair, a energia do
sistema Terra-pedra não é
alterada, há apenas
transformação de energia
potencial em energia cinética.
Energia útil. Energia dissipada. Rendimento
• Uma máquina é um dispositivo que extrai energia de uma
fonte, transformando-a noutra forma de energia que nos
pode ser útil. Contudo, nenhuma máquina pode converter
toda a energia recebida (energia motora) na energia que
pretendemos, ou seja, em energia útil. A energia que se
perde para o meio ambiente chama-se energia dissipada
ou degradada.
Uma máquina será tanto mais “eficaz” quanto
menor for a fração de energia dissipada.
A informação sobre a eficácia de uma máquina é
dada pelo rendimento. O rendimento é sempre
menor do que a unidade. Exprime-se, na maior
parte das vezes, em percentagem.
O rendimento do motor de um automóvel é aproximadamente 25%
quando está bem afinado. O rendimento do motor de um automóvel
depende também da velocidade com que este se desloca.
Numa central termoelétrica o rendimento é cerca de 40%.
A energia térmica dissipada causa problemas de poluição.
A energia não é perdida! A energia nunca desaparece ela transformase e transfere-se entre sistemas, pode é manifestar-se de modos que o
homem não sabe utilizar!
Potência de uma máquina
Potência de uma máquina é uma
grandeza que informa sobre a rapidez
com que uma máquina transfere
energia de um sistema para outro. A
unidade de potência no SI é o Watt (W).
Não confundam com kWh! O
quilowatt-hora é unidade de energia!
𝐸
𝑃=
∆𝑡
Energia Interna. Temperatura.
Os corpos são constituídos por partículas
em agitação constante e desordenada.
• A temperatura dos corpos é a manifestação
macroscópica da energia cinética das partículas que o
constituem. Quanto maior a temperatura, maior a
agitação das partículas.
Energia Interna de um Sistema
Devido ao seu movimento, as partículas possuem energia
cinética. Além disso, entre essas partículas exercem-se
forças de interação. Podemos afirmar que há energia
potencial associada às forças exercidas entre as partículas.
A soma da energia cinética e da energia potencial das
partículas de um certo corpo ou sistema chama-se energia
interna do corpo ou do sistema.
Transferência de Energia
A energia total do universo
permanece constante.
A transferência de energia
pode ocorrer de diferentes
maneiras:
Calor (Convecção e Condução)
Radiação
Quando o sistema não está
isolado pode haver transferência
de energia entre o sistema e a
vizinhança.
Trabalho
Transferência de Energia - Calor
A energia transferida de um corpo a temperatura mais alta para um
corpo a temperatura mais baixa designa-se calor.
Diz-se que se atingiu o equilíbrio térmico quando se iguala a
temperatura de dois corpos postos em contacto, inicialmente, a
temperaturas diferentes.
Os processos de transferência de energia sob a forma de calor são:
• Condução
• Convecção
Transferência de Energia – Calor Condução
A condução é o processo de propagação de energia ao
longo de um condutor, submetido a uma diferença de
temperatura entre as suas extremidades.
As partículas do corpo a temperatura mais elevada vibram
mais rapidamente e, ao colidirem com partículas vizinhas,
transferem-lhes parte da sua energia sucessivamente até
à extremidade mais fria.
Transferência de Energia – Calor Convecção
A convecção é um processo em que a energia é
transportada devido ao deslocamento de matéria (líquida
ou gasosa) de zonas mais quentes para zonas mais frias.
Os deslocamentos de matéria designam-se por correntes
de convecção.
A energia transferida sob a forma de calor para um corpo, quando se
verifica uma variação de temperatura do corpo pode ser calculada pela
expressão apresentada.
Capacidade térmica mássica de uma substância é numericamente igual
à quantidade de calor que é necessário fornecer à unidade de massa da
substância para elevar a sua temperatura de um grau celsius.
Transferência de Energia – Radiação
A radiação é outro processo de
transferência de energia mas em que não
existe suporte material para a transferência.
A transferência de energia por radiação fazse através de ondas eletromagnéticas que
se propagam no vácuo à velocidade da luz.
Transferência de Energia – Radiação
O Sol emite energia por radiação (o Sol é uma fonte de ondas
eletromagnéticas). Contudo, não é apenas o Sol que emite ondas
eletromagnéticas.
Todo o corpo emite energia por radiação, sendo essa energia tanto
maior quanto maior for a temperatura absoluta do corpo.
A temperatura do Sol é de cerca 6000 K, sendo por isso que este astro
é uma poderosa fonte de ondas eletromagnéticas.
Transferência de Energia – Radiação
As ondas eletromagnéticas são caracterizadas pela sua frequência.
Quanto maior for a frequência maior é a energia da radiação.
Quando uma radiação atinge um corpo parte pode ser refletida,
outra parte transmitida através dele e a restante é absorvida.
A radiação absorvida causa um aumento da energia interna do
corpo e consequentemente da sua temperatura.
Transferência de Energia – Trabalho
O trabalho é a energia transferida para o sistema quando
sobre ele atua uma força. Para haver transferência de energia
designada por trabalho, o ponto de aplicação da força tem de
ter um deslocamento igual ao deslocamento do corpo.
As unidades do trabalho são as unidades da energia.
Síntese das fórmulas matemáticas
Quais as fórmulas que já recordamos até ao momento?
Quando aplicamos cada fórmula?
Quais as grandezas representadas?
Quais as unidades “padrão” para a aplicação da fórmula?
Quais as combinações que posso fazer entre elas?
Quais as reduções mais comuns nas unidades envolvidas?
“Sinal” das energias?
Questão de Desenvolvimento
“(…) um pouco por todo o lado, governos e empresas apostam nas suas
próprias medidas de desenvolvimento sustentável, principalmente no sector
das energias alternativas. A Alemanha tem investido na energia solar, a
Inglaterra faz experiências com a energia das marés e garante o início da
comercialização de carros movidos a hidrogénio, a Espanha fornece energia
eléctrica a milhares de habitações a partir de resíduos de azeitonas (…).”
Visão, nº. 629 Março de 2005
Num pequeno texto explica por que é importante o investimento nas energias
renováveis no contexto atual. A tua resposta deverá abordar os seguintes
tópicos:
•Explicitar porque vivemos uma crise energética;
•Quais as vantagens da aposta nas energias renováveis ;
•Motivos por não se apostar nas energias renováveis até ao momento.