Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas – CEFET-RS
CINAT – Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias
Disciplina de Física – Professora Denise Borges Sias – [email protected]
Disponível em: http://www.cefetrs.tche.br/~denise
INTRODUÇÃO - ENERGIA∗
A disciplina de Física é de fundamental importância, tanto para aqueles que pretendem
se dedicar futuramente a áreas relacionadas às ciências exatas e suas tecnologias, quanto
para qualquer pessoa que tenha curiosidade de compreender um pouco do mundo no qual
vive.
Essa disciplina, no ensino médio, oferece as condições mínimas necessárias para o
entendimento de diversos fenômenos presentes no nosso cotidiano.
Didaticamente, a Física pode ser dividida em alguns ramos:
• a Mecânica;
• a Óptica;
• o Eletromagnetismo;
• a Relatividade e a Mecânica Quântica, que compreendem a Física Moderna;
• e a Física Térmica que será objeto de estudo deste curso.
Seja qual for o ramo da Física em estudo, não há como escapar de falarmos em um
conceito primitivo, não definido, denominado “Energia”. E, realmente, o termo energia é algo
que está sempre presente em nosso cotidiano. Por exemplo:
™
todos os dias somos aquecidos pela “energia” solar;
™
quase todos os dispositivos que utilizamos em nosso dia-a-dia como celular, computador,
televisão, liquidificador, rádio,...necessitam de “energia” para funcionar;
™
pagamos todos os meses a conta pela “energia” elétrica consumida;
™
todo motorista deve estar atento para não ser pego desprevenido pela falta de
combustível, pois todo veículo motorizado necessita de “energia” para se mover;
™
para continuarmos vivos, nos alimentamos diariamente. Os alimentos ingeridos nos
fornecem “energia” para realizar diversas atividades.
Dessa forma convivemos diariamente não só com a idéia de energia, mas também com
a da sua transformação. Como exemplo, pode-se utilizar as situações já citadas.
9
Sabe-se que a energia proveniente do sol é responsável por diversos fenômenos e pode-se
dizer até que é transformada em vida no nosso planeta.
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Este material constitui parte do trabalho de mestrado de Denise Borges Sias, junto ao Programa de Pós-Graduação
em Ensino de Física da UFRGS, sob orientação da Profa. Rejane M. Ribeiro Teixeira.
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Dispositivos como celular, computador, televisão, liquidificador, rádio,... transformam
normalmente energia elétrica em outro tipo como energia sonora, de movimento,
eletromagnética...
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A energia elétrica em nossas casas é transformada em vários tipos de energia: no chuveiro
e na torradeira em energia térmica, nas lâmpadas também em energia luminosa, na
máquina de lavar roupa em energia de movimento ...
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A energia que os automóveis utilizam para o seu trabalho mecânico provém da energia
gerada pela queima de combustível.
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A todo o momento transformamos no nosso organismo a energia química devido a ingestão
de alimentos em outras formas de energia como térmica e de movimento.
Todos esses fatos estão tão incorporados em nossa vida que normalmente acontecem
sem merecer qualquer reflexão de nossa parte, passando despercebidos. Porém, a Física pode
nos mostrar que pode ser muito interessante, além de útil, refletir um pouco a respeito desses
assuntos.
Vemos, então, que a energia pode se apresentar sob diversas formas: energia química,
energia de movimento, energia sonora, energia elétrica, energia atômica, energia nuclear,
energia térmica, etc..
De acordo com a Física pode-se referir a maior parte destes tipos de energia como
estando contidos em um corpo, porém nas transformações de energia de uma forma em outra
existem dois tipos que são ditas energias em trânsito e por essa razão não podemos nos
referir a elas como contidas em um corpo. Esses dois tipos são calor e trabalho. Por exemplo,
quando utilizamos um ventilador temos energia elétrica sendo transformada em energia de
movimento. Então, para transformar a energia elétrica em movimento é realizado trabalho, ou
seja, chama-se trabalho à transferência de energia. De forma análoga, quando acendemos
uma lareira esta, através da queima da madeira, transfere energia que aquece o ambiente,
neste caso a transferência de energia é denominada calor.
Sempre que uma dada quantidade de energia de um certo tipo desaparece, um outro
tipo de energia, em quantidade equivalente àquela desaparecida, aparece. Na verdade, nunca
se observa o desaparecimento de energia, mas apenas a transformação de uma forma em
outra. Estas observações constituem a base do Princípio Geral da Conservação da Energia, que
pode ser enunciado da seguinte maneira:
“A energia pode ser transformada de uma forma em outra, mas não pode ser
criada nem destruída; a energia total no Universo é constante.”
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No nosso caso, começaremos estudando a parte da Física chamada de Física Térmica e,
conseqüentemente, as transformações de energia relacionadas a esta área.
O envolvimento com fenômenos simples de nosso dia-a-dia, relacionados a esta área da
Física acontece desde muito cedo quando ocorrem os primeiros contatos com a sensação de
quente e frio, quando num dia de inverno escolhemos um agasalho feito de lã para vestir,
quando no verão colocamos gelo para refrescar a bebida, quando pensamos sobre vantagens
do uso de uma panela de pressão ou de uma garrafa térmica, quando procuramos entender as
brisas marinhas, ou ainda, quando surgem questões tais como:
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Existe algum perigo na utilização do forno de microondas?
¾
O que significa dizer que a umidade relativa do ar é 70%?
¾
Por que sentimos um certo mal-estar em dias muito quentes e úmidos?
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O efeito estufa é mesmo tão prejudicial?