Energia potencial - Viv'á Física

“A energia que existe no Universo não aumenta nem
diminui, não se cria nem se destrói, mas sim transformase
e transfere-se.”
Feynman

Energia está em tudo que nos rodeia!
Vou dormir
para
recuperar
energia para
amanhã!
Hoje vamos
ganhar…
estamos cheios
de energia…
Não me
sinto bem!
Estou sem
energia…
Nestas situações associa-se energia à saúde ou à actividade.

Fontes de Energia Primárias e
Secundárias
Fontes Primárias Fontes Secundárias:
Recursos
enérgéticos
disponíveis na
natureza ou que
dela podem ser
obtidos de forma
directa.
Ex. PETRÓLEO
Produtos
energéticos
oriundos de
Fontes Primárias
mediante
processo de
transformação.
Ex. Gasóleo

Fontes de Energia Não Renovável

Não liberta (ou liberta
poucos) gases ou
resíduos que
contribuem para o
aquecimento global,
em sua produção ou
consumo
Energia
Limpa Poluente
Solar, eólica, hídrica,
ondas e marés, biogás
Liberta gases ou
resíduos que
contribuem para o
aquecimento global,
em sua produção ou
consumo
Energia de combustíveis
fósseis, energia nuclear

Como se manifesta no dia-a-dia?
Hoje em dia necessitamos muito mais de energia do
que antigamente…
• Quantas pessoas vão a pé para o trabalho?
• Quem é que não tem TV em casa?
• Quem é que não gosta de tomar banho de água
quente?
• Quem é que não quer uma casa quentinha no
Inverno?
• Quem é que se sente seguro, à noite, sem
iluminação?

Identifica como a energia se manifesta:
Energia Radiante
Energia Sonora
Energia Radiante
Energia Luminosa
Energia Mecânica
Energia Térmica

Formas fundamentais de energia
As diferentes designações atribuídas à energia correspondem
apenas a duas formas fundamentais de energia:
Energia cinética - que está associada ao movimento movimento.
Esta é a energia que associamos ao vento, à água em
movimento, à corrente eléctrica no circuito, ao som e à
agitação das partículas do ar junto de um aquecedor.
Energia potencial - que corresponde à energia
armazenada em condições de poder ser utilizada.
Esta é a energia acumulada numa bateria, nos alimentos e
nos combustíveis.

Energia cinética
O automóvel em movimento, a criança que corre e a
pedra a rolar têm energia cinética.
Qualquer corpo em movimento possui energia
cinética!

Energia potencial
O alpinista possui energia armazenada pelo facto de
estar a ser atraído pela Terra.
Essa energia que não se está a manifestar mas que
pode vir a manifestar-se se cair, designa-se por energia
potencial gravítica.

Energia potencial
O boneco dentro da caixa tem energia armazenada.
Esta energia manifesta-se quando o boneco salta e
designa-se por energia potencial elástica.

Energia potencial
A mistura explosiva possui energia, mesmo antes de
explodir.
Esta energia está relacionada com as forças de ligação
entre as partículas que constituem as substâncias e
designa-se por energia potencial química.

A energia cinética depende de quê?
Se duas pedras, com a mesma massa, forem
atiradas contra uma parede com velocidades
diferentes, qual provocará mais danos?
A pedra que provoca maior estrago é a que possui maior
velocidade porque tem uma energia cinética maior.

A energia cinética depende de quê?
Se duas pedras, de massas diferentes, forem atiradas
contra uma parede com a mesma velocidade, qual
provocará maior estrago?
A pedra que provoca maior estrago é a que possui maior
massa porque tem uma energia cinética maior.

A energia potencial gravítica
depende de quê?
Se deixarmos cair uma pedra, em qual dos três níveis
vai causar maior estrago?
A pedra produz mais estragos quando cai do nível 3 porque
como cai de uma altura maior tem uma energia potencial
gravítica maior.

A energia potencial gravítica depende
de quê?
Se deixarmos cair duas pedras de massas diferentes
mas da mesma altura, qual vai causar maior estrago?
A pedra de maior massa produz mais estragos porque
tem uma energia potencial gravítica maior.

Energia cinética e energia potencial
A energia cinética depende da massa e da velocidade.
Maior massa
Maior velocidade
Maior energia cinética
A energia potencial gravítica depende da massa e da altura.
Maior massa
Maior altura
Maior energia potencial gravítica
A energia potencial elástica depende da deformação.
Maior deformação Maior energia potencial elástica

Energia
TRANSFERÊNCIA TRANSFERÊNCIA TRANSFERÊNCIA DE DE DE ENERGIA
ENERGIA

Sistemas físicos
O que é um sistema físico?
Um sistema físico é uma porção do universo que
escolhemos para analisar e estudar.
Sistema
Fronteira
Exterior
Sistema

Fonte, Fonte, receptor receptor e e transferência transferência de
de
energia
energia
O sistema em estudo é a água a ser
aquecida:
- Fonte de energia – álcool em combustão
- Receptor de energia - água
As fontes de energia fornecem energia
aos receptores de energia.

Fonte, Fonte, receptor receptor e e transferência transferência de
de
energia
energia
Sempre que a energia passa de um sistema para outro
diz-se que ocorre uma transferência de energia:
Fonte Receptor
Aqui a energia passou do álcool em combustão para
a água.

Fonte, Fonte, receptor receptor e e transferência transferência de
de
energia
energia
- Fonte de energia – pilha
- Receptor de energia –
lâmpada

Unidade Unidade SI SI de de energia
energia
A unidade SI de energia chama-se
Joule, símbolo J, em homenagem ao
físico inglês James Prescott Joule.
Outras Outras unidades unidades unidades de de energia
Quando queremos falar em valores energéticos de
alimentos utilizamos a caloria.
A caloria relaciona-se com o Joule da seguinte forma:
1 cal = 4,18 J 1 kcal = 4 180 J 1 kcal = 4,18 kJ

Unidades Unidades de de energia
A caloria relaciona-se com o Joule da seguinte forma:
1 cal = 4,18 J 1 kcal = 4 180 J 1 kcal = 4,18 kJ
Sobremesa Quantidade Caloria Joule
Gelado 2 bolas 199 cal
Gelatina dose individual 97 cal
Leite Creme dose individual 140 cal
Mousse
Chocolate
dose individual 193 cal
Pudim Flan dose individual 142 cal
Salada de
Frutas
dose individual 98 cal
Tarte de Maçã fatia média 112 cal
1 cal ---- 4,18 J
199 cal ---- X
831,82J
X=199x4,18 ↔
X=831,82J

Potência
A unidade SI de potência chama-se
Watt, símbolo W, em homenagem ao
inventor James Watt.
A energia que é cedida ou recebida em cada
unidade de tempo chama-se potência:
Potência
=
Energia
Tempo
Energia
E = P ×
t
Potência
P
=
E
t

Unidade SI de energia
No sistema internacional de unidades:
E = P× t
J W s
1J = 1W × 1s

Outras unidades de energia
Quando queremos falar de energia eléctrica utilizamos
a unidade quilowatt-hora, kWh.
E = P× t
kWh kW h
A quantos joules corresponde 1 quilowatt-hora?
1 kWh = 1 kW x 1 h
1 kWh = 1000 W x 3600 s
1 kWh = 3 600 000 J

Exercício:
1. Um secador de cabelo de potência
1200W funciona durante 20 s.
Calcula a energia recebida pelo
secador.
P=1200W E=Pxt ↔
t=20s ↔ E=1200Wx20s ↔
E=? ↔ E=24000J
2. Se a energia recebida pelo secador for de 30 kJ,
durante quanto tempo esteve a funcionar o secador?
P=1200W E=Pxt ↔ t=E÷P
t=? ↔ t=30000J÷1200W ↔
E=30KJ=30 000J ↔ E=24000s

Será que alguma energia se perde ao ser
transferida de um sistema para outro?
Exemplo 1:
Energia armazenada
no motor
Energia utilizada para
o movimento
Energia dissipada no
aquecimento das
peças do motor, etc.

Será Será que que alguma alguma energia energia se se perde perde ao ao ser ser transferida transferida de
de
um um sistema sistema para para outro?
outro?
Exemplo 2:
Energia
armazenada
na lenha
Energia dissipada
pela chaminé
Energia utilizada
para aquecer o
ambiente
Energia dissipada
sob a forma de luz

Será Será que que alguma alguma energia energia se se perde perde ao ao ser ser transferida transferida de
de
um um um sistema sistema para para outro?
outro?
Num diagrama de energia devemos representar a:
Energia útil que é a energia que durante a transferência é
realmente utilizada.
Energia dissipada que é a energia que durante a
transferência é “perdida”.
Energia
fornecida
Sistema
Energia útil
Energia dissipada

Princípio Princípio da da Conservação Conservação da da Energia
Energia
Podemos concluir que numa transferência de energia:
E = E + E
fornecida útil dissipada
Esta expressão traduz o Princípio da Conservação de
Energia:
“a quantidade de energia que temos no final de um
processo é sempre igual à quantidade de energia que
temos no início desse mesmo processo”.
Ou seja, a energia não se cria nem se destrói; apenas
se transfere. A energia total do Universo é sempre
constante.

Exercício
Completa o diagrama de energia para uma lâmpada de incandescência
em funcionamento:
Energia
eléctrica
Energia dissipada sob
a forma de …..
Energia ….
Se fornecermos ao sistema 50 J de energia e se a lâmpada tiver uma
perda de 15 J, qual é o valor da energia útil?

Exercício Resolvido
Completa o diagrama de energia para uma lâmpada de incandescência
em funcionamento:
Energia
eléctrica
Energia dissipada
sob a forma de calor
Energia radiante
Se fornecermos ao sistema 50 J de energia e se a lâmpada tiver uma
perda de 15 J, o valor da energia útil é 35J.

Conclusões
Conclusões
A energia, que é só uma, pode ser qualificada de acordo com os
efeitos que produz, com os fenómenos a que está associada ou de
acordo com a fonte de onde provém.
Na Natureza há apenas duas formas de energia:
⎯ Energia cinética – que está associada ao movimento
⎯ Energia potencial – que esta armazenada em condições de poder
vir a ser utilizada.
A energia pode transferir-se de fontes para receptores.
Um sistema físico é uma porção do universo que escolhemos para
analisar ou estudar.

Conclusões Conclusões (Cont Cont Cont.) Cont .)
Quando ocorre uma transferência de energia, nem toda a energia
recebida é aproveitada para o que pretendemos: alguma energia
degrada-se.
E = E + E
fornecida útil dissipada
Princípio da conservação de energia: sempre que ocorre uma
transferência de energia, a quantidade de energia total do Universo
não se altera: é a mesma antes e depois da transferência.

Rendimento de uma Transferência de Energia
Rendimento:
- O rendimento de uma máquina vem expresso em
percentagem e é calculado pelo quociente entre a energia
útil e a energia fornecida.
- O resultado é multiplicado pelo factor 100, para que se
- O resultado é multiplicado pelo factor 100, para que se
possa exprimir em %

Calor:
Medir Transferências de Energia
- É uma das formas de transferir energia entre sistemas;
- Estas Transferências ocorrem entre sistemas a
temperaturas diferentes.
- Representa-se por Q e a sua unidade SI é o Joule (J)
Filme sobre transferências de energia (Porto Editora)

Temperatura
É uma medida de Energia Cinética das partículas
desse corpo.
CALOR ≠ TEMPERATURA

Transferência de Energia como Calor
Por Convecção
Convecção: é o processo de transferência de energia que
ocorre nos fluídos (líquidos e gases).
Nos fluídos a transferência de energia faz-se por correntes de
convecção.
O fluído mais quente, menos denso e mais leve sobe,
enquanto que, o fluído mais frio, mais denso, menos leve
desce.
Exemplo: ar em movimento em torno dos aquecedores
ou das lareiras.

Transferência de Energia como Calor
Por Condução:
Condução: é o processo de transferência de energia
sob a forma de calor, ocorre essencialmente nos
corpos sólidos.
Por este processo a energia transfere-se sem que haja
deslocamento de matéria.
Existem sólidos que são maus condutores de calor e
outros sólidos que são bons condutores de calor.

Calor
• Só ocorrem transferências sob a forma de calor
enquanto as temperaturas são diferentes T(A)>T(B)
A
Calor
B
A transferência cessa quando a temperatura do
corpo e da sua vizinhança são iguais T(A)=T(B)
A B
Calor
Equilíbrio Térmico

Por convenção
Calor
• O calor é positivo se o calor é transferido para o
interior de sistema. Q>0
E é negativo se o calor sai do sistema
para o exterior . Q

De que depende a energia transferida como calor
por um corpo?
Para aumentarmos a temperatura de qualquer corpo é
necessário fornecer-lhe energia como calor.
da variação de temperatura pretendida;
Da massa do corpo;
da natureza do material de que é feito o corpo.
Q = mxcxΔT
Calor Variação de Temperatura
Massa do corpo
Capacidade Térmica
Mássica

Capacidade Térmica Mássica
Substância (J/(kg.ºC)
Água (líquida) 4185
Água (vapor de água) 2100
Alumínio 900
Ar 1000
Azoto 1040
Benzeno 1700
Bronze 385
Chumbo 128
Cobre 386
Estanho 217
Etanol 2400
Ferro 473
Gelo (-10 ºC) 222
Substância (J/(kg.ºC)
Granito 800
Hélio 5200
Hidrogénio 14 000
Latão 393
Mármore 880
Mercúrio 140
Ouro 126
Oxigénio 920
Petróleo 2100
Prata 236
Tungsténio 134
Vidro 840
Zinco 387

Exercício
Calcula a quantidade de calor absorvida por 200g de água
para elevar a sua temperatura de 20 ᴼC para 80 ᴼC.
Dado: Cágua =4180J/Kg ᴼC
Ti=20ᴼC
Q= m.c.ΔT m.c.ΔT↔
Tf=80ᴼC
m=200g=0,2Kg
C=4180J/KgᴼC
Q=?
Q = m.c.(Tf-Ti) ↔
Q = 0,2x4180x(80-20) ↔
Q = 0,2x4180x60 ↔
Q = 50 160 J

Exercício
Calcula a quantidade de calor absorvida por 8Kg de azeite
para elevar a sua temperatura de 25 ᴼC para 100 ᴼC.
Dado: Cazeite =2000J/Kg ᴼC
Ti=25ᴼC
Q= m.c.ΔT m.c.ΔT↔
Tf=100ᴼC
m=8Kg
C=2000J/KgᴼC
Q=?
Q = m.c.(Tf-Ti) ↔
Q = 8x2000x(100-25) ↔
Q = 8x2000x75 ↔
Q = 1200 000 J