Energia cinética e energia potencial
O vento faz mover as pás dos geradores eólicos. A energia
cinética dessas pás depende da massa e da velocidade das
pás (bem como da forma das pás, uma vez que se trata de
energia cinética de rotação).
É usual falar-se em “formas” de energia como, por
exemplo, energia eléctrica, energia mecânica, energia
sonora, energia nuclear, energia química, energia luminosa,
etc. Mas, na realidade, todas estas “formas” de energia são
manifestações de apenas duas formas de energia: energia
cinética e energia potencial.
Energia e unidades de energia
A energia cinética está associada a tudo o que se move
(desde as partículas dos átomos até às galáxias...). A
energia cinética de qualquer objecto depende da massa e
da velocidade do objecto. Quanto maior for a massa ou a
velocidade, maior será a energia cinética.
A palavra energia é hoje correntemente
utilizada em contextos muito diferentes,
desde as conversas informais (“hoje acordei
com imensa energia!”) aos debates políticos
e económicos (“a energia está cada vez mais
cara”).
Nas ciências físicas, o termo energia
utiliza-se para designar uma grandeza
física, que se exprime em joules no Sistema
Internacional de Unidades (SI).
100 g
Não é fácil definir, de modo simples, o que
é a energia. Em primeiro lugar, convém evitar
confundir energia com outras grandezas físicas
(como velocidade, potência, força, etc.) e com
combustíveis, alimentos, corrente eléctrica,
etc. Podemos obter energia dos combustíveis,
dos alimentos e da corrente eléctrica mas a
energia não é nem um combustível nem um
alimento. A energia é, simplesmente, uma
grandeza física... isto é, uma quantidade que
se pode medir.
Um joule (1 J) é aproximadamente a
energia necessária para elevar um corpo
de 100 g (um pequeno iogurte ou uma
maçã) até à altura de 1 m.
1,0 m
O joule é, pois, uma unidade com um
valor relativamente pequeno. Em média,
por dia, um ser humano necessita de
obter cerca de 8 milhões de joules de
energia para manter o corpo a funcionar…
Além do joule, são ainda utilizadas
outras unidades de energia, indicadas
no quadro abaixo, bem como múltiplos e
submúltiplos dessas unidades.
Unidades em que se mede a energia
unidade
símbolo
joule (unidade do SI,
Sistema Internacional de
Unidades)
caloria (ou pequena caloria)
1 cal = 4,184 J
quilowatt-hora
1 kW h = 3,6 × 106 J
British Thermal Unit
1 BTU = 1,05435 × 103 J
tonelada equivalente de
petróleo (“tonnes of oil
equivalent”)
energia utilizada para elevar de 1 °C a
temperatura de 1 grama de água
física, química, engenharia, biologia, etc.
Cal (ou kcal)
energia utilizada para elevar de 1 °C a
temperatura de 1 kg de água
nutrição, biologia, engenharia alimentar, etc.
kWh
energia utilizada por um aquecedor de 1 kW
durante 1 hora
eletricidade, engenharia, economia, etc.
BTU
energia necessária para elevar de 1 grau
Fahrenheit (escala de temperatura muito usada
nos EUA) a temperatura de uma libra de água
(0,454 kg)
ar condicionado, eletricidade, engenharia,
economia, etc.
energia que pode ser obtida a partir de
1000 kg de petróleo bruto
1 toe = 4,186 ×
1010
indústria petrolífera, engenharia, economia, etc.
energia adquirida por um eletrão quando é
acelerado num campo eléctrico com uma
diferença de potencial de 1 volt
física das partículas, física nuclear, engenharia
biomédica, etc.
J
eletrão-volt
1 eV = 1,6022 ×
184
tep ou toe
10–19
J
eV
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A mola elástica comprimida
armazena energia potencial
(energia potencial
“elástica”). Quanto mais
comprimida estiver a mola,
maior é a energia potencial
armazenada.
Energia interna
Somando toda a energia associada às partículas (átomos,
moléculas, etc.) de um sistema (energia cinética de todas
as suas partículas + energia potencial devido às interacções
entre essas partículas) obtém-se a energia interna do
sistema.
A energia interna é extremamente difícil de calcular,
devido à enorme quantidade de partículas que existe em
qualquer sistema. Mas o que interessa na maior parte dos
casos é a variação de energia interna, por exemplo, quando
se aquece um corpo. E esta variação é muito mais fácil de
calcular, como veremos adiante.
Qualquer objeto tem uma certa
energia interna, De facto, todos
os objetos são constituídos
por partículas que estão em
permanente agitação (têm,
pois, energia cinética). Essas
partículas exercem forças de
atração e de repulsão umas
nas outras (logo, têm energia
potencial).
A energia interna de um corpo é
a soma de todas essas energias
das partículas.
Energia e sociedade
cal
1 Cal = 1000 cal
A energia potencial está associada às forças de atração
e de repulsão entre os objectos (desde as partículas dos
átomos até às galáxias...), qualquer que seja a natureza
destas forças (gravíticas, eléctricas, etc.). Diz-se que é
energia “potencial” porque não se estão a “ver” os seus
efeitos, mas estes podem acontecer a qualquer momento...
desde que se inicie um processo de transformação de
energia. A energia potencial depende da intensidade das
forças entre os objectos.
utilizada em…
física, química, engenharia, biologia, etc.
grande caloria
(ou quilocaloria)
corresponde
aproximadamente a…
energia utilizada para elevar um corpo de
100 g à altura de 1 metro
J
O vento faz mover as pás
dos geradores eólicos. A
energia cinética dessas
pás depende da massa
e da velocidade das pás
(bem como da forma das
pás, uma vez que se trata
de energia cinética de
rotação).
O termo energia é amplamente utilizado em
contextos económicos e sociais. Fala‑se, por
exemplo:
—na fatura energética de um país para
descrever o preço da energia importada pelo
país;
—no excessivo consumo de energia e na
necessidade de a poupar;
—na intensidade energética de um país
(quantidade que exprime se um país necessita
utilizar muita ou pouca energia na produção de
bens com valor económico);
—etc.
As questões energéticas são um importante
tema da economia e da política, principalmente
num país como Portugal que importa uma parte
importante da energia que utiliza.
Ao longo da história da humanidade, foram várias
as fontes de energia utilizadas: madeira, carvão,
quedas de água, vento, azeite, petróleo, etc. As
condições materiais de vida das populações sempre
dependeram das fontes de energia disponíveis.
Os aldeões. Quadro de Louis Le Nain, mostrando uma cena da
vida familiar no século XVII. O aproveitamento da energia era,
na altura, muito limitado. O combustível mais utilizado era a
madeira, os veículos eram movidos a força animal, a iluminação
artificial praticamente não existia, etc. A invenção da máquina a
vapor, no século XVIII, e os avanços na produção e utilização da
corrente eléctrica no século XIX, deram importantes contributos
para modificar o modo como as pessoas vivem, trabalham e se
divertem.
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