O que é Energia?

As ideias que temos a respeito de energia estão relacionadas com as experiências que temos do nosso cotidiano, porém não é fácil definir energia como uma grandeza física.

O assunto é tratado na televisão, rádio, revistas e internet sobre a sua importância em economizá-la. A energia também é foco quando o assunto é alimentação e prática de esportes, energia do Sol, eólica, térmica, elétrica entre outras.

Energia Mecânica

É a soma da energia cinética com a energia potencial. A energia cinética é a energia que um corpo possui quando está em movimento. Já a energia potencial está relacionada com a posição do corpo em relação a um referencial.

Devido a energia potencial ser associada a uma posição de acordo com o referencial ela muda de nome, por exemplo, se o o corpo estiver em um campo elétrico, a energia é chamada de energia potencial elétrica, se o corpo estiver em uma posição em relação a um campo gravitacional, chamamos a energia de energia potencial gravitacional, podemos ainda citar a energia potencial  elástica que está relacionada com o armazenamento de energia no corpo em um posição devido suas propriedades elásticas.

No entanto no estudo da Mecânica só consideramos as energias potencial gravitacional e elástica juntamente com a energia cinética.

Na figura a seguir temos uma imagem que apresenta uma situação em que temos energia potencial gravitacional armazenada que será transformada em  energia cinética.

Na figura a seguir temos a situação em que um bloco é conectado a uma mola. No primeiro momento a mola não está deformada, então a energia potencial elástica é zero e a energia mecânica é zero, pois o corpo ainda está em repouso. Já na segunda e terceira situação a mola está deformada, isto significa que o sistema armazena energia na forma de energia potencial elástica e quando for liberado transformará essa energia em energia cinética, pois o corpo começará a oscilar (movimentar). Temos então a transformação de energia potencial elástica em energia cinética  e se desconsiderarmos o atrito a soma das energias será sempre constante em qualquer posição, o que caracterizará a conservação da energia mecânica.

http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/2013/10/cursos-do-blog-mecanica_28.html

Energia Térmica

Todo corpo é formado por matéria que é formada por átomos que estão em constante movimento. O grau de agitação desses átomos (temperatura) está ligado a sua energia térmica, quanto maior for a temperatura do corpo, maior ser sua energia térmica tendo sua manifestação na forma de Calor.

Na figura vemos que a parte da barra que está diretamente posicionada na fonte de calor, as partículas que a compõe estão mais agitadas em relação as partículas que estão mais distantes. Assim se colocássemos a mão na extremidade da esquerda teríamos a sensação térmica de mais quente representada pela cor vermelha do que em relação à extremidade da direita representada pela cor azul.

http://oprincipia.blogspot.com.br/2013/10/propagacao-de-calor.html

Energia Sonora

A energia sonora pode ser detectada pelo ouvido. O som se movimenta por ondas por meio do ar ou um meio material, como cordas vocais, instrumentos musicais, etc.

http://brasilescola.uol.com.br/fisica/ondas-sonoras.htm

Energia Eólica

Energia proveniente do movimento dos ventos.

Como Funciona: Energia Eólica

Energia Radiante

É a energia transportada por ondas eletromagnéticas. A maior parte de calor transportada para o ambiente é na forma de radiação por ondas de infravermelho.  O infravermelho é uma onda eletromagnética que está fora do espectro visível dos seres humanos, pois seu comprimento de onda é muito longo para ser detectado pelo olho humano.

A figura a seguir mostra o espectro eletromagnético, no qual observamos a ordem do comprimento de onda do infravermelho (calor) não pertence a ordem do espectro visível (luz).

Todo corpo que está com temperatura acima do zero absoluto ou zero Kelvim (não há vibração de partículas)  emite energia na forma de calor. Quanto maior for a temperatura do corpo maior será a emissão de calor pelo mesmo.

As manchas vermelhas indicam

pontos de emissão de  calor.

 

https://lucasnicolau.com/?v=publicacoes&id=2

Energia Luminosa

É a energia que nossos olhos podem detectar, é transportada por ondas eletromagnéticas e fazendo parte do espectro visível. Fontes dessa energia são o Sol e lâmpadas que além de transmitir energia térmica também transmitem energia luminosa.

Energia nuclear

Energia proveniente dos núcleos dos átomos devido ao processo de fusão ou fissão nuclear.

Na figura a temos a fusão nuclear que ocorre quando dois ou mais núcleos de átomos iguais se fundem e formam novos elementos. Na figura b temos a fissão nuclear em um elemento radioativo decai liberando radiação e formando novos elementos.

http://www.universiaenem.com.br/sistema/faces/pagina/publica/conteudo/texto-html.xhtml?redirect=38220078263559518743733718036

A charge a seguir mostra uma analogia à fissão nuclear quando decidem dividir os átomos.

No último quadrinho tem-se uma explosão que representa a liberação da energia proveniente do núcleo dos átomos, ou seja, está representando a fissão nuclear.

Energia Química

É a energia potencial obtida por meio das ligações químicas entre os átomos e a quebra das ligações. É muito importante, pois une os átomos que formam as substâncias que usamos no nosso dia –a –dia. Pode ser percebida na combustão, por exemplo, na queima de gasolina dentro do tanque do carro que irá fazer o motor funcionar ou quando consumimos alimentos em excesso e não usamos toda a energia, está ficará armazenada na forma de gordura.

Os vídeos a seguir finaliza o que foi abordado a cima e dá uma pequena introdução sobre os tipos de transformação de energia.

Transformação de Energia

A energia possui uma característica muito importante que é a sua capacidade em sempre se transformar em outro tipo de energia, por exemplo, transformações de algum tipo de energia em energia elétrica.

Transformação de Energia Mecânica em Elétrica

Em uma usina hidrelétrica temos uma queda d´água que é necessária para gerar energia elétrica. A energia potencial gravitacional, que é a energia armazenada na água por estar a uma determinada altura em relação à base do reservatório, se transforma em energia cinética, que é energia de movimento de qualquer corpo, no caso as turbinas do gerador, se transforma em energia elétrica que será transmitida para residências, indústrias.

http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=1015&sid=9

Transformação de Energia Solar em Elétrica

Células solares são fontes de energia elétrica, utilizam a energia do Sol, que é uma fonte de energia primária, por meio do efeito fotoelétrico https://www.todamateria.com.br/efeito-fotoeletrico/, https://www.youtube.com/watch?v=QW5P1VkZy7A)  , que a transforma em energia elétrica para ser armazenada em baterias.

O vídeo  explica como as placas coletoras funcionam.

A região favorável para a implantação de uma usina solar são regiões com alta incidência luminosa, como por exemplo, o Brasil. As vantagens de se utilizar a energia solar é que ela é totalmente renovável, infinita, não faz barulho, não polui o meio ambiente, baixo custo se considerarmos o tempo de vida útil do sistema, fácil de se instalar e pode ser usada em regiões onde não existe energia. As desvantagens estão relacionadas com não poder usar a noite e para armazenar energia solar é necessário usar baterias.

Transformação de Energia Eólica em Elétrica

A energia eólica pode ser transformada em elétrica quando o vento gira uma hélice grande que é conectada em um gerador com a finalidade de realizar a transformação.

http://2.bp.blogspot.com/-z3kXnpu-7Do/VhVgKsqR4cI/AAAAAAAACeE/ark6VMNbY_8/s1600/Usina_Solar.gif

As usinas eólicas podem ser implantadas em regiões próximas do consumo, porém deve – se considerar que o terreno não seja acidentado e montanhoso para não alterar a trajetória e velocidade dos ventos. A região deve ser favorável aos ventos com velocidades médias relativamente altas e constantes e pouca ou nenhuma turbulência. Portanto o lugar propicio, a implantação das usinas eólicas deve ser o litoral, pois apresenta as condições favoráveis e também tem um grande fator positivo é que esse tipo de usina não polui o meio ambiente.

Transformação de Energia Química em Elétrica

Nas usinas termoelétricas ocorre transformação de energia química proveniente dos combustíveis fósseis em energia térmica que será transformada em energia elétrica. Sua instalação industrial permite que os combustíveis fósseis, como carvão mineral, óleo e gás sejam queimados, produzindo calor. A caldeira com água é aquecida para que essa água vire vapor, pois a força desse vapor movimenta as pás de uma turbina que movimenta um gerador. Depois que o vapor movimenta as turbinas, ele é enviado a um condensador para ser resfriado e enviado para a caldeira para novamente ser aquecido e iniciar um novo ciclo.

Para resfriar o vapor é utilizado água de rios, mar ou lago. Esse procedimento pode gerar desequilíbrio ecológico, pois gera aquecimento das águas e consequentemente gera alteração da quantidade de oxigênio. Outra forma de resfriar o vapor é utilizar água armazenada nas torres, porém essa água é enviada para atmosfera na forma de vapor que altera o regime de chuvas da região.

As usinas termoelétricas podem ser construídas nos centros das cidades, o que diminui as linhas de transmissão e consequentemente o desperdício. Outro ponto positivo é que não dependem fatores climáticos, porém uma grande desvantagem é que emite gases poluentes para a atmosfera o que gera um aumento do efeito estufa.

Transformação de Energia Nuclear em Elétrica

Outro tipo de usina que pode fornecer energia elétrica é a usina nuclear. Sua principal fonte de energia é a fissão dos átomos de urânio dentro de varetas do elemento combustível que irá aquecer a água, que passa pelo reator que está a 320°C. Para que a água não entre em ebulição a água é mantida sob pressão muito maior que a atmosférica, isto é, a 157 vezes a pressão atmosférica.

O gerador de vapor tem a função de realizar a troca de calor entre as águas do primeiro e segundo circuito que são independentes. Essa troca de calor irá transformar a água do segundo circuito em vapor que movimenta a turbina que aciona o gerador. Depois que o vapor movimenta a turbina, ele passa por um condensador, onde será resfriado pela água do mar ou rios.

A vantagem de se instalar uma usina nuclear é que pode ser instalada próxima as regiões de consumo e não polui o meio ambiente, pois libera em alguns casos vapor d’ água e não depende de fatores climáticos. No entanto, uma grande desvantagem é que produz resíduos radioativos que devem ser guardados no subsolo em caixas de chumbo.

Outros exemplos de transformação de energia são:

• transformação de energia química em cinética, isto é, energia química armazenada no corpo de uma pessoa se transforma em energia cinética quando ela se movimenta;
• transformação de energia química de uma bomba em energia sonora e térmica;
• transformação de energia elétrica em térmica no secador de cabelos e torradeira;
• transformação de energia elétrica em luminosa e sonora na televisão.