_Hinrichs_Kleinback

66 Energia e Meio Ambiente
ATIVIDADE 3.1
Pode-se estudar a transformação de EP em EC com a seguinte atividade: em
uma superfície lisa e plana, coloque uma régua e um livro de modo que eles
formem um plano inclinado. Coloque uma bolinha de gude na marca de 10 cm
da régua e deixe-a rolar pela régua. Quando ela atingir a superfície, marque
quanto tempo a bolinha leva para percorrer um metro. Coloque a bolinha nas
marcas de 20 cm e 30 cm da régua e repita o procedimento. Determine a
velocidade da bolinha de gude nas três situações. Construa um gráfico da
velocidade ao quadrado versus a distância percorrida na régua inclinada. Qual
é a forma do gráfico? Se for uma linha reta ascendente, ele demonstra que a EC
da bolinha de gude ao final do plano inclinado (régua) é proporcional à sua EP
no ponto de lançamento (lembre-se de que a EC é proporcional ao quadrado da
velocidade).
C. Exemplos de Conversão de Energia
Agora iremos estudar um sistema capaz de interagir com o mundo exterior e considerar a
transferência de energia para dentro e para fora do sistema inteiro. Este não é mais um sistema
isolado, mas a energia ainda é uma quantidade constante. A energia líquida adicionada
(energia que entra menos energia que sai) é igual à alteração na energia do
sistema. O princípio da conservação de energia agora pode ser escrito da seguinte forma:
A energia dentro de um sistema é igual à energia que sai dele mais a
energia que ele armazena.
Esta lei da conservação de energia pode ser ilustrada por uma casa com energia solar
passiva (Figura 3.2), como será abordado em detalhes no Capítulo 5. Uma casa do tipo
mostrado na figura atua como um coletor de energia solar. A energia solar que entra
através das janelas de vidro voltadas para o sul (entrada) é igual à energia que deixa a casa
(como calor transferido para fora através de paredes, janelas e teto) mais o aumento na
energia armazenada no material dentro da casa.
Outro exemplo (no qual o termo armazenamento de energia pode ser ignorado) é
uma usina de energia a vapor abastecida com combustível fóssil para a geração de energia
elétrica (Figura 3.3). Apesar de alguns dos detalhes terem que ser melhor desenvolvidos
mais tarde, as funções gerais são diretas. O combustível (petróleo, carvão, gás natural)
entra na unidade da caldeira da usina de vapor onde a combustão ocorre utilizando o ar
atmosférico. A combustão do combustível gera calor, que converte a água em vapor (a
água ganha energia térmica). O vapor, de alta temperatura e alta pressão, é direcionado
através de tubulações até as hélices (lâminas) de uma turbina. As hélices (lâminas) rotativas
da turbina, ao girar, fazem com que também gire uma haste ligada a um gerador para