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“A energia que existe no Universo não aumenta nem<br />
diminui, não se cria nem se destrói, mas sim transformase<br />
e transfere-se.”<br />
Feynman
<strong>Energia</strong> está em tudo que nos rodeia!<br />
Vou dormir<br />
para<br />
recuperar<br />
energia para<br />
amanhã!<br />
Hoje vamos<br />
ganhar…<br />
estamos cheios<br />
de energia…<br />
Não me<br />
sinto bem!<br />
Estou sem<br />
energia…<br />
Nestas situações associa-se energia à saúde ou à actividade.
Fontes de <strong>Energia</strong> Primárias e<br />
Secundárias<br />
Fontes Primárias Fontes Secundárias:<br />
Recursos<br />
enérgéticos<br />
disponíveis na<br />
natureza ou que<br />
dela podem ser<br />
obtidos de forma<br />
directa.<br />
Ex. PETRÓLEO<br />
Produtos<br />
energéticos<br />
oriundos de<br />
Fontes Primárias<br />
mediante<br />
processo de<br />
transformação.<br />
Ex. Gasóleo
Fontes de <strong>Energia</strong> Não Renovável
Não liberta (ou liberta<br />
poucos) gases ou<br />
resíduos que<br />
contribuem para o<br />
aquecimento global,<br />
em sua produção ou<br />
consumo<br />
<strong>Energia</strong><br />
Limpa Poluente<br />
Solar, eólica, hídrica,<br />
ondas e marés, biogás<br />
Liberta gases ou<br />
resíduos que<br />
contribuem para o<br />
aquecimento global,<br />
em sua produção ou<br />
consumo<br />
<strong>Energia</strong> de combustíveis<br />
fósseis, energia nuclear
Como se manifesta no dia-a-dia?<br />
Hoje em dia necessitamos muito mais de energia do<br />
que antigamente…<br />
• Quantas pessoas vão a pé para o trabalho?<br />
• Quem é que não tem TV em casa?<br />
• Quem é que não gosta de tomar banho de água<br />
quente?<br />
• Quem é que não quer uma casa quentinha no<br />
Inverno?<br />
• Quem é que se sente seguro, à noite, sem<br />
iluminação?
Identifica como a energia se manifesta:<br />
<strong>Energia</strong> Radiante<br />
<strong>Energia</strong> Sonora<br />
<strong>Energia</strong> Radiante<br />
<strong>Energia</strong> Luminosa<br />
<strong>Energia</strong> Mecânica<br />
<strong>Energia</strong> Térmica
Formas fundamentais de energia<br />
As diferentes designações atribuídas à energia correspondem<br />
apenas a duas formas fundamentais de energia:<br />
<strong>Energia</strong> cinética - que está associada ao movimento movimento.<br />
Esta é a energia que associamos ao vento, à água em<br />
movimento, à corrente eléctrica no circuito, ao som e à<br />
agitação das partículas do ar junto de um aquecedor.<br />
<strong>Energia</strong> <strong>potencial</strong> - que corresponde à energia<br />
armazenada em condições de poder ser utilizada.<br />
Esta é a energia acumulada numa bateria, nos alimentos e<br />
nos combustíveis.
<strong>Energia</strong> cinética<br />
O automóvel em movimento, a criança que corre e a<br />
pedra a rolar têm energia cinética.<br />
Qualquer corpo em movimento possui energia<br />
cinética!
<strong>Energia</strong> <strong>potencial</strong><br />
O alpinista possui energia armazenada pelo facto de<br />
estar a ser atraído pela Terra.<br />
Essa energia que não se está a manifestar mas que<br />
pode vir a manifestar-se se cair, designa-se por energia<br />
<strong>potencial</strong> gravítica.
<strong>Energia</strong> <strong>potencial</strong><br />
O boneco dentro da caixa tem energia armazenada.<br />
Esta energia manifesta-se quando o boneco salta e<br />
designa-se por energia <strong>potencial</strong> elástica.
<strong>Energia</strong> <strong>potencial</strong><br />
A mistura explosiva possui energia, mesmo antes de<br />
explodir.<br />
Esta energia está relacionada com as forças de ligação<br />
entre as partículas que constituem as substâncias e<br />
designa-se por energia <strong>potencial</strong> química.
A energia cinética depende de quê?<br />
Se duas pedras, com a mesma massa, forem<br />
atiradas contra uma parede com velocidades<br />
diferentes, qual provocará mais danos?<br />
A pedra que provoca maior estrago é a que possui maior<br />
velocidade porque tem uma energia cinética maior.
A energia cinética depende de quê?<br />
Se duas pedras, de massas diferentes, forem atiradas<br />
contra uma parede com a mesma velocidade, qual<br />
provocará maior estrago?<br />
A pedra que provoca maior estrago é a que possui maior<br />
massa porque tem uma energia cinética maior.
A energia <strong>potencial</strong> gravítica<br />
depende de quê?<br />
Se deixarmos cair uma pedra, em qual dos três níveis<br />
vai causar maior estrago?<br />
A pedra produz mais estragos quando cai do nível 3 porque<br />
como cai de uma altura maior tem uma energia <strong>potencial</strong><br />
gravítica maior.
A energia <strong>potencial</strong> gravítica depende<br />
de quê?<br />
Se deixarmos cair duas pedras de massas diferentes<br />
mas da mesma altura, qual vai causar maior estrago?<br />
A pedra de maior massa produz mais estragos porque<br />
tem uma energia <strong>potencial</strong> gravítica maior.
<strong>Energia</strong> cinética e energia <strong>potencial</strong><br />
A energia cinética depende da massa e da velocidade.<br />
Maior massa<br />
Maior velocidade<br />
Maior energia cinética<br />
A energia <strong>potencial</strong> gravítica depende da massa e da altura.<br />
Maior massa<br />
Maior altura<br />
Maior energia <strong>potencial</strong> gravítica<br />
A energia <strong>potencial</strong> elástica depende da deformação.<br />
Maior deformação Maior energia <strong>potencial</strong> elástica
<strong>Energia</strong><br />
TRANSFERÊNCIA TRANSFERÊNCIA TRANSFERÊNCIA DE DE DE ENERGIA<br />
ENERGIA
Sistemas físicos<br />
O que é um sistema físico?<br />
Um sistema físico é uma porção do universo que<br />
escolhemos para analisar e estudar.<br />
Sistema<br />
Fronteira<br />
Exterior<br />
Sistema
Fonte, Fonte, receptor receptor e e transferência transferência de<br />
de<br />
energia<br />
energia<br />
O sistema em estudo é a água a ser<br />
aquecida:<br />
- Fonte de energia – álcool em combustão<br />
- Receptor de energia - água<br />
As fontes de energia fornecem energia<br />
aos receptores de energia.
Fonte, Fonte, receptor receptor e e transferência transferência de<br />
de<br />
energia<br />
energia<br />
Sempre que a energia passa de um sistema para outro<br />
diz-se que ocorre uma transferência de energia:<br />
Fonte Receptor<br />
Aqui a energia passou do álcool em combustão para<br />
a água.
Fonte, Fonte, receptor receptor e e transferência transferência de<br />
de<br />
energia<br />
energia<br />
- Fonte de energia – pilha<br />
- Receptor de energia –<br />
lâmpada
Unidade Unidade SI SI de de energia<br />
energia<br />
A unidade SI de energia chama-se<br />
Joule, símbolo J, em homenagem ao<br />
físico inglês James Prescott Joule.<br />
Outras Outras unidades unidades unidades de de energia<br />
Quando queremos falar em valores energéticos de<br />
alimentos utilizamos a caloria.<br />
A caloria relaciona-se com o Joule da seguinte forma:<br />
1 cal = 4,18 J 1 kcal = 4 180 J 1 kcal = 4,18 kJ
Unidades Unidades de de energia<br />
A caloria relaciona-se com o Joule da seguinte forma:<br />
1 cal = 4,18 J 1 kcal = 4 180 J 1 kcal = 4,18 kJ<br />
Sobremesa Quantidade Caloria Joule<br />
Gelado 2 bolas 199 cal<br />
Gelatina dose individual 97 cal<br />
Leite Creme dose individual 140 cal<br />
Mousse<br />
Chocolate<br />
dose individual 193 cal<br />
Pudim Flan dose individual 142 cal<br />
Salada de<br />
Frutas<br />
dose individual 98 cal<br />
Tarte de Maçã fatia média 112 cal<br />
1 cal ---- 4,18 J<br />
199 cal ---- X<br />
831,82J<br />
X=199x4,18 ↔<br />
X=831,82J
Potência<br />
A unidade SI de potência chama-se<br />
Watt, símbolo W, em homenagem ao<br />
inventor James Watt.<br />
A energia que é cedida ou recebida em cada<br />
unidade de tempo chama-se potência:<br />
Potência<br />
=<br />
<strong>Energia</strong><br />
Tempo<br />
<strong>Energia</strong><br />
E = P ×<br />
t<br />
Potência<br />
P<br />
=<br />
E<br />
t
Unidade SI de energia<br />
No sistema internacional de unidades:<br />
E = P× t<br />
J W s<br />
1J = 1W × 1s
Outras unidades de energia<br />
Quando queremos falar de energia eléctrica utilizamos<br />
a unidade quilowatt-hora, kWh.<br />
E = P× t<br />
kWh kW h<br />
A quantos joules corresponde 1 quilowatt-hora?<br />
1 kWh = 1 kW x 1 h<br />
1 kWh = 1000 W x 3600 s<br />
1 kWh = 3 600 000 J
Exercício:<br />
1. Um secador de cabelo de potência<br />
1200W funciona durante 20 s.<br />
Calcula a energia recebida pelo<br />
secador.<br />
P=1200W E=Pxt ↔<br />
t=20s ↔ E=1200Wx20s ↔<br />
E=? ↔ E=24000J<br />
2. Se a energia recebida pelo secador for de 30 kJ,<br />
durante quanto tempo esteve a funcionar o secador?<br />
P=1200W E=Pxt ↔ t=E÷P<br />
t=? ↔ t=30000J÷1200W ↔<br />
E=30KJ=30 000J ↔ E=24000s
Será que alguma energia se perde ao ser<br />
transferida de um sistema para outro?<br />
Exemplo 1:<br />
<strong>Energia</strong> armazenada<br />
no motor<br />
<strong>Energia</strong> utilizada para<br />
o movimento<br />
<strong>Energia</strong> dissipada no<br />
aquecimento das<br />
peças do motor, etc.
Será Será que que alguma alguma energia energia se se perde perde ao ao ser ser transferida transferida de<br />
de<br />
um um sistema sistema para para outro?<br />
outro?<br />
Exemplo 2:<br />
<strong>Energia</strong><br />
armazenada<br />
na lenha<br />
<strong>Energia</strong> dissipada<br />
pela chaminé<br />
<strong>Energia</strong> utilizada<br />
para aquecer o<br />
ambiente<br />
<strong>Energia</strong> dissipada<br />
sob a forma de luz
Será Será que que alguma alguma energia energia se se perde perde ao ao ser ser transferida transferida de<br />
de<br />
um um um sistema sistema para para outro?<br />
outro?<br />
Num diagrama de energia devemos representar a:<br />
<strong>Energia</strong> útil que é a energia que durante a transferência é<br />
realmente utilizada.<br />
<strong>Energia</strong> dissipada que é a energia que durante a<br />
transferência é “perdida”.<br />
<strong>Energia</strong><br />
fornecida<br />
Sistema<br />
<strong>Energia</strong> útil<br />
<strong>Energia</strong> dissipada
Princípio Princípio da da Conservação Conservação da da <strong>Energia</strong><br />
<strong>Energia</strong><br />
Podemos concluir que numa transferência de energia:<br />
E = E + E<br />
fornecida útil dissipada<br />
Esta expressão traduz o Princípio da Conservação de<br />
<strong>Energia</strong>:<br />
“a quantidade de energia que temos no final de um<br />
processo é sempre igual à quantidade de energia que<br />
temos no início desse mesmo processo”.<br />
Ou seja, a energia não se cria nem se destrói; apenas<br />
se transfere. A energia total do Universo é sempre<br />
constante.
Exercício<br />
Completa o diagrama de energia para uma lâmpada de incandescência<br />
em funcionamento:<br />
<strong>Energia</strong><br />
eléctrica<br />
<strong>Energia</strong> dissipada sob<br />
a forma de …..<br />
<strong>Energia</strong> ….<br />
Se fornecermos ao sistema 50 J de energia e se a lâmpada tiver uma<br />
perda de 15 J, qual é o valor da energia útil?
Exercício Resolvido<br />
Completa o diagrama de energia para uma lâmpada de incandescência<br />
em funcionamento:<br />
<strong>Energia</strong><br />
eléctrica<br />
<strong>Energia</strong> dissipada<br />
sob a forma de calor<br />
<strong>Energia</strong> radiante<br />
Se fornecermos ao sistema 50 J de energia e se a lâmpada tiver uma<br />
perda de 15 J, o valor da energia útil é 35J.
Conclusões<br />
Conclusões<br />
A energia, que é só uma, pode ser qualificada de acordo com os<br />
efeitos que produz, com os fenómenos a que está associada ou de<br />
acordo com a fonte de onde provém.<br />
Na Natureza há apenas duas formas de energia:<br />
⎯ <strong>Energia</strong> cinética – que está associada ao movimento<br />
⎯ <strong>Energia</strong> <strong>potencial</strong> – que esta armazenada em condições de poder<br />
vir a ser utilizada.<br />
A energia pode transferir-se de fontes para receptores.<br />
Um sistema físico é uma porção do universo que escolhemos para<br />
analisar ou estudar.
Conclusões Conclusões (Cont Cont Cont.) Cont .)<br />
Quando ocorre uma transferência de energia, nem toda a energia<br />
recebida é aproveitada para o que pretendemos: alguma energia<br />
degrada-se.<br />
E = E + E<br />
fornecida útil dissipada<br />
Princípio da conservação de energia: sempre que ocorre uma<br />
transferência de energia, a quantidade de energia total do Universo<br />
não se altera: é a mesma antes e depois da transferência.
Rendimento de uma Transferência de <strong>Energia</strong><br />
Rendimento:<br />
- O rendimento de uma máquina vem expresso em<br />
percentagem e é calculado pelo quociente entre a energia<br />
útil e a energia fornecida.<br />
- O resultado é multiplicado pelo factor 100, para que se<br />
- O resultado é multiplicado pelo factor 100, para que se<br />
possa exprimir em %
Calor:<br />
Medir Transferências de <strong>Energia</strong><br />
- É uma das formas de transferir energia entre sistemas;<br />
- Estas Transferências ocorrem entre sistemas a<br />
temperaturas diferentes.<br />
- Representa-se por Q e a sua unidade SI é o Joule (J)<br />
Filme sobre transferências de energia (Porto Editora)
Temperatura<br />
É uma medida de <strong>Energia</strong> Cinética das partículas<br />
desse corpo.<br />
CALOR ≠ TEMPERATURA
Transferência de <strong>Energia</strong> como Calor<br />
Por Convecção<br />
Convecção: é o processo de transferência de energia que<br />
ocorre nos fluídos (líquidos e gases).<br />
Nos fluídos a transferência de energia faz-se por correntes de<br />
convecção.<br />
O fluído mais quente, menos denso e mais leve sobe,<br />
enquanto que, o fluído mais frio, mais denso, menos leve<br />
desce.<br />
Exemplo: ar em movimento em torno dos aquecedores<br />
ou das lareiras.
Transferência de <strong>Energia</strong> como Calor<br />
Por Condução:<br />
Condução: é o processo de transferência de energia<br />
sob a forma de calor, ocorre essencialmente nos<br />
corpos sólidos.<br />
Por este processo a energia transfere-se sem que haja<br />
deslocamento de matéria.<br />
Existem sólidos que são maus condutores de calor e<br />
outros sólidos que são bons condutores de calor.
Calor<br />
• Só ocorrem transferências sob a forma de calor<br />
enquanto as temperaturas são diferentes T(A)>T(B)<br />
A<br />
Calor<br />
B<br />
A transferência cessa quando a temperatura do<br />
corpo e da sua vizinhança são iguais T(A)=T(B)<br />
A B<br />
Calor<br />
Equilíbrio Térmico
Por convenção<br />
Calor<br />
• O calor é positivo se o calor é transferido para o<br />
interior de sistema. Q>0<br />
E é negativo se o calor sai do sistema<br />
para o exterior . Q
De que depende a energia transferida como calor<br />
por um corpo?<br />
Para aumentarmos a temperatura de qualquer corpo é<br />
necessário fornecer-lhe energia como calor.<br />
da variação de temperatura pretendida;<br />
Da massa do corpo;<br />
da natureza do material de que é feito o corpo.<br />
Q = mxcxΔT<br />
Calor Variação de Temperatura<br />
Massa do corpo<br />
Capacidade Térmica<br />
Mássica
Capacidade Térmica Mássica<br />
Substância (J/(kg.ºC)<br />
Água (líquida) 4185<br />
Água (vapor de água) 2100<br />
Alumínio 900<br />
Ar 1000<br />
Azoto 1040<br />
Benzeno 1700<br />
Bronze 385<br />
Chumbo 128<br />
Cobre 386<br />
Estanho 217<br />
Etanol 2400<br />
Ferro 473<br />
Gelo (-10 ºC) 222<br />
Substância (J/(kg.ºC)<br />
Granito 800<br />
Hélio 5200<br />
Hidrogénio 14 000<br />
Latão 393<br />
Mármore 880<br />
Mercúrio 140<br />
Ouro 126<br />
Oxigénio 920<br />
Petróleo 2100<br />
Prata 236<br />
Tungsténio 134<br />
Vidro 840<br />
Zinco 387
Exercício<br />
Calcula a quantidade de calor absorvida por 200g de água<br />
para elevar a sua temperatura de 20 ᴼC para 80 ᴼC.<br />
Dado: Cágua =4180J/Kg ᴼC<br />
Ti=20ᴼC<br />
Q= m.c.ΔT m.c.ΔT↔<br />
Tf=80ᴼC<br />
m=200g=0,2Kg<br />
C=4180J/KgᴼC<br />
Q=?<br />
Q = m.c.(Tf-Ti) ↔<br />
Q = 0,2x4180x(80-20) ↔<br />
Q = 0,2x4180x60 ↔<br />
Q = 50 160 J
Exercício<br />
Calcula a quantidade de calor absorvida por 8Kg de azeite<br />
para elevar a sua temperatura de 25 ᴼC para 100 ᴼC.<br />
Dado: Cazeite =2000J/Kg ᴼC<br />
Ti=25ᴼC<br />
Q= m.c.ΔT m.c.ΔT↔<br />
Tf=100ᴼC<br />
m=8Kg<br />
C=2000J/KgᴼC<br />
Q=?<br />
Q = m.c.(Tf-Ti) ↔<br />
Q = 8x2000x(100-25) ↔<br />
Q = 8x2000x75 ↔<br />
Q = 1200 000 J