Energia
fontes
formas
conceitos
Sabemos de fato o
que é Energia?
Richard Feynman (Nobel de Física em
1965 por seu trabalho na
eletrodinâmica quântica)
“Ainda não sabemos o que é energia”.
"não sabemos por ser a energia uma
coisa 'estranha'. A única coisa de que
temos certeza e que a Natureza nos
permite observar é uma realidade, ou se
prefere, uma lei chamada "Conservação
da Energia".
Não tem peso
...tampouco cheiro!
nem cor...
Não podemos vê-la diretamente...
Mas pagamos por ela!
... podemos percebê-la
nas mudanças e
transformações por
ela produzidas.
Eg=mgh
Emecânica=Ec+Eg=const.
Ec=mv2/2
ENERGIA MECÂNICA
Quando um corpo está em movimento, a soma da energia cinética (Ec)
com a energia potencial (Ep) é chamada de energia mecânica (Em):
Em = Ec + Ep
Em uma região em que g = 10 m/s2, um corpo de massa m = 4,0 kg cai em
queda livre, de modo que quando sua altura em relação ao solo é h = 3,0 m,
sua velocidade é 5,0 m/s.
A energia cinética (Ec) é dada por:
Resolução
A energia potencial gravitacional em relação ao solo
Ep = mgh = (4,0 kg) (10 m/s2) (3,0 m) = 120 joules = 120 J
Calcule a energia
mecânica desse corpo
(em relação ao solo),
nesse momento.
A energia mecânica (Em) é a soma da energia
cinética com a energia potencial:
Em = Ec + Ep = 50 J + 120 J = 170 J
Em = 170 J
Conversores
mecanismos,
naturais ou inventados
Energia é habilidade para
realização de certo trabalho.
Conversores de Energia
2.500 a. C - Barco a vela
100 a. C – Moinho hidráulico
950 D.C – Moinho de vento
1769 – Máquina vapor
1800 – Pilha elétrica
1814 – Locomotiva a vapor
1831 – Indução
eletromagnética
1866 – Dinamo
1878 – Lampada incandescente
1882 – Central hidroelétrica
1884 – Turbina a vapor
1893 – Motor diesel
1933 – Fissão nuclear
1953 – Célula fotovoltaica
Medidas de energia
Transformações
e
Transferência de Energia
Finalidade da
transformação
Forma pela qual a
energia é transferida
Unidade de
medida
Mecânica
Trabalho = Fx · x
Joule (J)
Aquecimento
Calor
Caloria (cal)
1 cal
Quantidade de calor que
aquece 1 grama de água
de 1oC.
1J
Energia envolvida
para erguer, de 1 m,
um corpo de
aproximadamente
100 gramas.
Potência de uma força
Quando uma força está realizando trabalho, às vezes estaremos
interessados em saber a rapidez com que esse trabalho está sendo feito.
Para medir essa rapidez, definimos a Potência Média (Pm) da força por:
t
Pm =
t
onde t é o trabalho realizado num intervalo de tempo t . No Sistema
Internacional de Unidades, a unidade de potência é o watt (W).
Exemplo 1
Na figura abaixo representamos uma força que atua num corpo,
produzindo um deslocamento num intervalo de tempo t = 4s. Sabendo
que F = 100 N e d = 40 m calcule a potência média dessa força nesse
Resolução
Nós sabemos que o trabalho t é dado por:
intervalo de tempo.
1
) = 2000J
2
Portanto, a potência média no intervalo de tempo t é:
t = F . d . cos 60º = (100N) 40m) (
Pm =
t
t
=
2000 joules
= 500 W
4,0 segundos
Pm = 500W
CUIDADO!!
Não confundir...
Kwh com Kw
Kwh
ENERGIA
Kw
POTÊNCIA
A potência máxima do gerador de vapor portátil que acompanha os
kits de sauna é 1.200W, podendo ser ajustada por meio da quantidade
de sal colocada na água. Com a quantidade padrão de sal (conforme
colher medidora), o consumo elétrico será de 1.200Wh (ou 1,2kWh).
Dessa forma, em um banho de sauna de 15 minutos (¼ de hora), o
consumo de energia será de 1,2kWh ÷ 4 = 0,3kWh.
Assim sendo, assumindo-se um custo aproximado do kWh de R$0,30, o
gasto mensal com energia elétrica, para banhos diários de 15 minutos
será de:
E=PotênciaxTempo=[(1,2kwhx1/4h)x30]x0,3= R$2,70
Matriz Energética Brasileira
Energia
Renovável
Custo de Geração de Energia (por MWh):
Hidroelétrica R$ 35,00
Termoelétrica R$ 100,00
Termoelétricas R$ 250,00
Energia Eólica R$ 210,00**
Solar R$ 660 – 1200,00***
Fontes: ** Centro Brasileiro de Energia Eólica,
***http://www.solarbuzz.com/StatsCosts.htm
Energia Renovável
Obtidas de fontes primárias renovavéis
Hidroeletricidade
Energia da biomassa
Energia solar
Produzida a partir da Energia Potencial Gravitacional da água
Proveniente da combustão ou de combustível extraido de detritos
animais e vegetais (madeira, óleo vegetal, etc)
Capturada da radiação solar.Coletores solares. Células solares
transforma energia solar diretamente em energia elétrica.
Energia eólica
Gerada pelo vento
Energia geotérmica
Uso do calor do planeta Terra
Energia maremotriz Capturada das marés
Coletores Solar e Painéis Fotovoltáicos
Usina Hidrelétrica
Descida do gerador
Energia Hidráulica
 O potencial hidrelétrico brasileiro é
estimado
em cerca de 260 GW.
Aspectos Sócio-ambientais
Energia Hidráulica
O aproveitamento de potenciais
hidráulicos para a geração de
energia elétrica exigiu a formação
de
grandes
reservatórios
e,
conseqüentemente, a inundação de
grandes áreas. Na maioria dos
casos,
tratava-se
de
áreas
produtivas e (ou) de grande
diversidade biológica, exigindo a
realocação de grandes contingentes
de pessoas e animais silvestres.
Biomassa
Do ponto de vista energético,
biomassa é toda matéria orgânica
(de origem animal ou vegetal) que
pode ser utilizada na produção de
energia. Assim como a energia
hidráulica
e
outras
fontes
renováveis, a biomassa é uma
forma indireta de energia solar.
Potencial de UTE a Biomassa Instalado
Fazendas Eólicas
Aspectos Sócio-ambientais
Energia Eólica
 Entre os principais impactos sócioambientais de usinas eólicas destacamse os sonoros e os visuais. Os impactos
sonoros são devidos ao ruído dos
rotores e variam de acordo com as
especificações dos equipamentos
 Os impactos visuais são decorrentes do
agrupamento
de
torres
e
aerogeradores, principalmente no caso
de centrais eólicas com um número
considerável de turbinas, também
conhecidas como fazendas eólicas.
Petróleo e Derivados
 A geração de energia elétrica a partir de
derivados de petróleo ocorre por meio da
queima desses combustíveis em caldeiras,
turbinas e motores de combustão interna.
 O caso das caldeiras e turbinas é similar ao
dos demais processos térmicos de geração
e mais usado no atendimento de cargas de
ponta e/ou aproveitamento de resíduos do
refino de petróleo.
 Os grupos geradores Diesel são mais
adequados ao suprimento de comunidades
e de sistemas isolados da rede elétrica
convencional.
Petróleo e Derivados
 Com exceção de alguns poucos países da OCDE
(Organização
para
Cooperação
e
Desenvolvimento Econômico) , o uso de petróleo
para
geração
de
eletricidade
tem
sido
decrescente desde os anos 1970.
 O obsoletismo das plantas de geração, os
requerimentos de proteção ambiental e o
aumento
da
competitividade
de
fontes
alternativas são os principais responsáveis por
isso.
 Contudo, o petróleo continua sendo muito
importante na geração de energia elétrica nesses
países, principalmente no suprimento de cargas
de pico e no atendimento a sistemas isolados.
Gasodutos Brasileiros
E no futuro?
Brasil terá acelerador de elétrons de terceira geração
Será uma fonte de luz síncrotron de terceira geração, com aplicações
em diversas áreas do conhecimento, como nanobiologia, farmacologia,
energia, microeletrônica, alimentos, materiais e paleontologia.
Folhas luminosas de fibras ópticas superam deficiência dos LEDs
Os LEDs são muito eficientes, mas são pontos de luz. As novas folhas luminosas
podem ser a resposta para a fome por polegadas adicionais das TVs mais
modernas. Mas também para iluminar residências e o interior dos
automóveis. 22/07/2010
Cientistas iniciam busca pela quarta propriedade do elétron
Um pequeno pedaço de cerâmica, que permite estudar os elétrons em detalhe,
poderá explicar porque há muito mais matéria do que antimatéria no
Universo. 02/08/2010