Energia
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Energia Formas fundamentais de energia 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. 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 energia cinética Maior velocidade A energia potencial gravítica depende da massa e da altura. Maior massa Maior energia potencial gravítica Maior altura A energia potencial elástica depende da deformação. Maior deformação Maior energia potencial elástica Energia Transferência de 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 Sistema Exterior Fonte, receptor e transferência de 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, receptor e transferência de 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, receptor e transferência de energia - Fonte de energia – pilha - Receptor de energia – lâmpada Unidade SI de energia A energia que é cedida ou recebida em cada unidade de tempo chama-se potência: Energia Potência Tempo Potência Energia E P t E Pt Unidade SI de energia A unidade SI de energia chama-se Joule, símbolo J, em homenagem ao físico inglês James Prescott Joule. A unidade SI de potência chama-se Watt, símbolo W, em homenagem ao inventor James Watt. Unidade SI de energia No sistema internacional de unidades: E Pt J W 1J 1W 1s s Outras unidades de energia Quando queremos falar de energia eléctrica utilizamos a unidade quilowatt-hora, kWh. E Pt 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 Outras unidades de energia Quando queremos falar em valores energéticos de alimentos utilizamos a caloria. Sobremesa Quantidade Caloria 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 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 Exercício: 1. Um secador de cabelo de potência 1200W funciona durante 20 s. Calcula a energia recebida pelo secador. 2. Se a energia recebida pelo secador for de 30 kJ, durante quanto tempo esteve a funcionar o secador? Será que alguma energia se perde ao ser transferida de um sistema para outro? Exemplo 1: Energia utilizada para o movimento Energia armazenada no motor Energia dissipada no aquecimento das peças do motor, etc. Será que alguma energia se perde ao ser transferida de um sistema para outro? Exemplo 2: Energia utilizada para aquecer o ambiente Energia armazenada na lenha Energia dissipada sob a forma de luz Energia dissipada pela chaminé Será que alguma energia se perde ao ser transferida de um sistema para 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 útil Energia fornecida Sistema Energia dissipada Princípio da Conservação da Energia Podemos concluir que numa transferência de energia: E fornecida Eútil Edissipada 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 calor Energia radiante Se fornecermos ao sistema 50 J de energia e se a lâmpada tiver uma perda de 15 J, qual será o valor da energia útil? 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 Qualquer fonte ou receptor de energia pode ser considerado um sistema físico. Chama-se potência à energia transferida por unidade de tempo. Energia e potência são grandezas físicas que se relacionam através de: E Pt Energia Potência Tempo A unidade SI de energia é o Joule, J, e a de potência é o Watt, W. O quilowatt-hora, kWh, e a caloria, cal, são unidades práticas de energia. Conclusões Quando ocorre uma transferência de energia, nem toda a energia recebida é aproveitada para o que pretendemos: alguma energia degrada-se. E fornecida Eútil Edissipada 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.
