08/08/2011
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Física da água
Água no universo
• NASA e Caltech
• Maior e mais distante
reserva de água do
universo
• Nuvem de vapor 140
milhões de vezes o
volume de todos os
oceanos da Terra
• A água está envolvida
por um quasar
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Estados físicos da água
• Depende das condições
de temperatura e pressão
• A 1 atm (nível do mar):
água sofre mudança de
fase a 0°C (fusão e
solidificação) e 100ºC
(ebulição e condensação)
• Para que ocorra mudança
de fases a água deve
receber calor (fusão e
vaporização) ou ceder
calor (condensação e
solidificação).
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Influência da pressão
Para economizar gás durante o cozimento
devemos diminuir a chama e tampar a
panela.
1 – Nível do mar:
p = 1atm
Tfusão = 0ºC
Tebulição= 100ºC
2 – Acima do nível do mar:
p < 1atm
Tfusão > 0ºC
Tebulição< 100ºC
3 – Abaixo do nível mar:
p > 1atm
Tfusão < 0ºC
Tebulição>100ºC
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Calor e temperatura
1 – Calor Sensível – Variações na temperatura
Q = m.c.
2 – Calor Latente – Mudança de estado
Q = m.L
Calor específico da água:
Sensível: Calor necessário para variar em 1ºC a temperatura de 1g de água.
csól=0,5 cal/g/ºC ou 2090 J/kgºC
clíq=1 cal/g/ºC ou 4180 J/kgºC
clíq=0,45 cal/g/ºC ou 1880 J/kgºC
Latente: Calor necessário para mudar o estado de 1g de água.
Lfusão= 80 cal/g ou 334400 J/kg
ccondens= 540 cal/g/ ou 2257200 J/kg
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Calor específico da água
A água, em relação a outras substâncias, tem um elevado calor específico.
Aaaa
Em locais cercados por água
(ilhas por exemplo) a
variação de temperatura
entre o dia e a noite é
pequena.
Em
desertos
(calor
específico da areia é muito
pequeno), a variação de
temperatura é muito alta
(quente de dia e frio a
noite).
Por ter elevado calor
específico a água é muito
usada em sistemas de
refrigeração (Radiador de
um carro).
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Ilhas de calor
•
•
•
•
•
Falta de áreas revestidas de vegetação
(vegetação reflete o calor)
Impermeabilização dos solos com desvio
da água por bueiros e galerias (reduz o
processo de evaporação)
Concentração de edifícios, que interfere na
circulação dos ventos (CONVECÇÃO)
Poluição atmosférica (retém a radiação do
calor, causando o aquecimento da
atmosfera - Efeito Estufa)
Utilização de energia pelos veículos de
combustão interna, pelas residências e
pelas indústrias (aumentando o
aquecimento da atmosfera)
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Água e geração de energia
Energia
Potencial
Energia cinética
Energia elétrica
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Vazão e eficiência
• Vazão = volume de água/tempo
• EX: A vazão máxima do vertedouro de Itaipu (62,2 mil
metros cúbicos por segundo) corresponde a 40 vezes a
vazão média das Cataratas do Iguaçu
• Eficiência
• Na avaliação da eficiência de usinas quanto à produção e
aos impactos ambientais, utilizam-se vários critérios, tais
como: razão entre produção efetiva anual de energia
elétrica e potência instalada ou razão entre potência
instalada e área inundada pelo reservatório
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Exercitando o ENEM
• (ENEM 2006) Na avaliação da eficiência de usinas quanto à produção e aos
impactos ambientais, utilizam-se vários critérios, tais como: razão entre
produção efetiva anual de energia elétrica e potência instalada ou razão entre
potência instalada e área inundada pelo reservatório. No quadro seguinte,
esses parâmetros são aplicados às duas maiores hidrelétricas do mundo: Itaipu,
no Brasil, e Três Gargantas, na China.
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Exercitando o ENEM
Com base nessas informações, avalie as afirmativas que se seguem.
I. A energia elétrica gerada anualmente e a capacidade nominal máxima de geração da
hidrelétrica de Itaipu são maiores que as da hidrelétrica de Três Gargantas.
II. Itaipu é mais eficiente que Três Gargantas no uso da potência instalada na produção de
energia elétrica.
III. A razão entre potência instalada e área inundada pelo reservatório é mais favorável na
hidrelétrica Três Gargantas do que em Itaipu.
É correto apenas o que se afirma em
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e III.
e) II e III.
Eficiência 1 = Prod efet./Pot. Inst.
Itaipú = 93/126000,007
Três Gargantas = 84/18200 0,004
Eficiência 2 = Pot. Inst/Área inundada
Itaipú = 12600/1400 = 9
Três Gargantas = 18200/1000 =18,2
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