_Hinrichs_Kleinback

64 Energia e Meio Ambiente
O Capítulo 1 forneceu alguns bons argumentos para a conservação de energia. Como
o lado técnico desta abordagem é enfatizado ao longo do livro, não há um capítulo separado
sobre conservação de energia. Relembre que uma das abordagens para a conservação
de energia citadas foi a do "ajuste técnico", na qual se empregam tecnologias mais eficientes
que permitam que se realize uma determinada tarefa usando menos energia. Por
exemplo, ao iluminar uma sala utilizando-se lâmpadas fluorescentes ao invés de incandescentes,
consegue-se a mesma quantidade de luz por um quarto do consumo de energia. O
aumento da eficiência do processo de conversão, ou seja, desempenhar a mesma tarefa
com um menor consumo de energia, é uma peça fundamental da conservação de energia.
B. Princípio da Conservação de Energia
Relembrando o Capítulo 2, existem duas formas de modificar a energia em um sistema: usála
para realizar algum trabalho no sistema ou usá-la para adicionar calor ao sistema. (Massa
também pode ser adicionada.) De especial interesse na equação da primeira lei da termodinâmica
é o caso no qual nem trabalho nem energia são adicionados ao sistema: W + Q =
0. Este é um exemplo do que é chamado de um sistema "isolado" ou fechado. Não existem
forças externas atuando sobre um objeto no sistema. Em um sistema isolado, a mudança na
energia total sempre será zero: 0 = delta(EC + EP + ET). Colocado de outra forma:
A quantidade total de energia em um sistema isolado sempre permanecerá
constante.
Dizemos que em um sistema isolado a energia é conservada. A energia não surge do nada.
Se o nosso sistema isolado ou fechado for o próprio universo, então a lei da conservação de
energia estabelece que a energia total no universo é uma constante e permanecerá assim. Dentro
deste sistema isolado, certamente irão ocorrer transformações ou conversões da energia de
uma forma para outra, como, por exemplo, de energia potencial para energia cinética. Para
exemplificar, vamos supor que X unidades de energia química podem ser convertidas (via
combustão) em Y unidades de energia térmica mais Z unidades de energia mecânica.
Neste caso, a conservação de energia estabelece que X = Y + Z.
Observe que o princípio da conservação de energia é diferente da "conservação de
energia" discutida na seção anterior. O último conceito se relaciona com a redução da
quantidade de energia usada por meio da redução da atividade (diminuir os termostatos,
dirigir por percursos mais curtos) e/ou do aumento da eficiência do desempenho de uma
determinada tarefa (fornalhas e automóveis mais eficientes etc).
A conservação de energia é um princípio muito importante e útil para a descrição dos
processos físicos e será utilizada diversas vezes ao longo desse livro. É um princípio que não
pode ser comprovado a partir de princípios básicos, mas é um ótimo instrumento de contabilidade
para o qual nunca foram encontradas exceções. Quando todas as formas de energia
são incluídas na equação anterior, a energia total de um sistema isolado é conservada.
Como exemplo das transformações da energia e do princípio da conservação, considere
o "quebrador de narizes" visto na Figura 3.1. Ele é composto por uma bola suspensa
por uma corda fixada no teto da sala, funcionando como um pêndulo simples. Na posição
elevada, a bola está em repouso e possui apenas energia gravitacional potencial. Considere
a energia potencial da bola (EP) como a energia que ela possui em relação ao ponto mais
baixo da sua oscilação. A energia potencial é máxima quando a bola atinge o ponto má-