Energia
- Fontes e formas de energia
- Transferências de energia
Ciências Físico-químicas - 7º ano de escolaridade
Ano Letivo 2011/2012 2
Energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Conteúdos
1. Fontes e formas de energia
• Conceito de energia
• Manifestações de energia;
• Fontes de energia
• Formas de energia ( energia cinética e energia potencial)
2. Transferências e transformação de energia
• Transferências de energia
• Transferências de energia cinética e potencial
• Conservação e dissipação de energia
o Potência, rendimento e conservação de energia
• A energia transferida como calor
o Condução, conveção e radiação.
Ano Letivo 2011/2012 3
Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
O conceito de energia
A energia está sempre presente na linguagem do nosso dia-a-dia.
Energia, calor e temperatura são palavras que muito utilizamos, de forma indiscriminada,
mas que têm significados muito diferentes.
Dizemos:
• O petróleo é energia…
• a energia está a esgotar-se…
• nesta sala está muito calor….… quando deveriamos dizer:
… o petróleo é uma fonte de energia;
… certas formas de energia estão a esgotar-se;
… nesta sala a temperatura está muito elevada.
Ano Letivo 2011/2012 4
Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
O conceito de energia (cont.)
Outras situações do dia-a-dia em que é utilizada a palavra energia.
“Os jogadores estão cheios de energia!”
“A Constança está recuperando energias!”
“Estou muito cansado, estou sem energia!”
Nestas situações associa-se energia a saúde ou actividade.
Ano Letivo 2011/2012 5
Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
O conceito de energia (cont.)
Diariamente, ouves e lês frases como:
A água é uma energia limpa.
O carvão é uma energia poluente.
Poupe energia.
Estes cereais dão
muita energia.
Faltou a energia eléctrica.
É necessário resolver o problema energético.
Nestas frases. A palavra energia é utilizada como sinónimo de fonte de energia.
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Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
O conceito de energia (cont.)
A energia é uma propriedade de todos os corpos, que se manifesta de diferentes formas, sendo detectada pelos efeitos
que produz.
A energia é uma grandeza escalar que se exprime, no SI, em joule (J)
A energia de um sistema pode ser medida ou calculada.
Ano Letivo 2011/2012 7
Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Manifestações de energia
A energia manifesta-se de diferentes maneiras, e toma diferentes designações de acordo com os efeitos que produz:
Energia radiante
Energia eléctrica
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Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Manifestações de energia (cont.)
Energia mecânica /motora
Energia Química
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Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Manifestações de energia(cont.)
Energia Sonora
Energia Térmica
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Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Fontes de energia
A fonte de energia é um sistema que fornece energia a outros sistemas com os quais interage.
Podemos classificar a energia quanto às suas manifestações, e também como às suas fontes.
ENERGIAENERGIA
ENERGIA
O Sol é a nossa fonte de energia!
Ano Letivo 2011/2012 11
Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Fontes de energia (cont.)
As fontes de energia podem classificar-se como:
Renováveis Não renováveis
• O Sol;
• O vento;
• As ondas e as marés;
• A energia hídrica;
• A geotermia;
• A biomassa;
• O biogás
• Combustíveis fósseis:
carvão;
petróleo;
gás natural.
• Urânio
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Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Fontes de energia (cont.)
Renováveis
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Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Fontes de energia (cont.)
Não renováveis
Combustíveis Fosseis
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Energia – Fontes e Formas de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Formas de energia
A energia é uma só e só assume duas formas fundamentais designadas por:
Energia cinética (Ec) Energia potencial (Ep)
É a forma de energia associada ao movimento e depende da velocidade (v) a que o corpo se desloca e da sua massa (m).
É a energia que se encontra armazenada nos corpos e deve-se à interacção entre as partículas que o constituem.
Quanto maior for a massa e a velocidade do um corpo, maior é a energia cinética que ele possui
2
2
1vmE c
A energia potencial gravítica resulta da interacção dos corpos com a Terra; depende da massa (m) do corpo e da distância (h) a que ele se encontra da terra.
gmhE pg
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Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Transferência de energia
A energia é algo que não se vê nem se toca, manifesta-se sob diferentes aspectos…
… A energia transfere-se entre corpos…
… as transferências de energia ocorrem sempre que a energia passa de um sistema para outro…
… cedência de um sistema (fonte) para outro sistema (receptor)…
Fonte Receptor ENERGIA
Um receptor de energia recebe a energia cedida por uma fonte. Durante a
transferência, a energia da fonte diminui e a do receptor aumenta.
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Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Transferência de energia
As transferências de energia entre sistemas são frequentemente acompanhadas de
transformações de energia.
Uma forma de energia transforma-se noutra forma de energia;
Uma manifestação de energia converte-se noutra diferente.
Um sistema que funcione como receptor numa transferência de energia, pode
comporta-se como fonte noutra transferência.
As fontes (e os receptores) transformam, normalmente, Uma manifestação de
energia noutra diferente.
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Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Transferência de energia
Rede Eléctrica
Aquecedor Meio
ambiente
Alimentos Corpo
humanoActividades
diárias
Meio ambiente
Automóvel Combustível
ENERGIA ELÉCTRICA
ENERGIA TÉRMICA
ENERGIAQUÍMICA
ENERGIA MOTORA
ENERGIA QUÍMICA
ENERGIA TÉRMICA
ENERGIA MOTORA
ENERGIA SONORA
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Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Transferência de energia cinética e potencial
As duas formas fundamentais de energia podem converter-se uma
na outra:
─ Num corpo em queda livre, a energia potencial gravítica
transforma-se em energia cinética. O corpo perde energia
potencial gravítica à medida que ganha energia cinética.
─ Num corpo lançado para cima, a energia cinética transforma-se
em energia potencial gravítica. O corpo ganha energia potencial
gravítica enquanto sobe.
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Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Conservação e dissipação de energia
É uma grandeza física que relaciona a energia transferida (E) por um sistema com o
tempo durante (t) o qual ocorre a transferência.
Potência de um aparelho (P)
Calcula-se pelo quociente entra a energia ( E) e o tempo (t):
A unidade, em SI, de potência chama-se watt (símbolo W).
1 kW = 1 000 W
1 MW = 1 000 kW
1 MW = 1 000 000 W
t
EP
tempo
energiapotência
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Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Conservação e dissipação de energia
Da definição de potência de um aparelho, resulta que:
• Ao medirmos a potência em quilowatt e o tempo em horas, a
energia pode exprimir-se me quilowatt – hora (simbolo kW h), e
é mais usada em termos práticos, como nos contadores
domésticos.
tPE
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Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Conservação e dissipação de energia
Energia útil (Eu) Energia dissipada (Ed)
É a fracção de energia fornecida a um
aparelho que é utilizado para
concretizar o fim a que se destina.
É a fracção de energia fornecida que
não é utilizada para o fim a que se
destina o aparelho, sendo
essencialmente transferida para o
exterior como calor e ruído.
Energia útil e energia dissipada
Todos os aparelhos transformam energia que recebem e transferem-na para outros
sistemas
Energia fornecida (Ef)
Ano Letivo 2011/2012 22
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Conservação e dissipação de energia
Energia útil (Eu)
Energia dissipada (Ed)
Energia fornecida (Ef)
ENERGIA LUMINOSAENERGIA SONORA
ENERGIA TÉRMICA
= +
ENERGIA ELÉCTRICA
Ano Letivo 2011/2012 23
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Conservação e dissipação de energia
ENERGIA ÚTIL
ENERGIA DISSIPADA
ENERGIA FORNECIDA
A eficácia de um aparelho está relacionada com a capacidade de converter a energia
que recebe em energia útil RENDIMENTO DO APARELHO!!
Ano Letivo 2011/2012 24
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Conservação e dissipação de energia
Rendimento de um aparelho ()
Mede a capacidade de um aparelho transformar a energia que lhe é fornecida em
energia útil, e calcula-se pelo quociente entre esta e a energia fornecida.
% )(rendimento 100f
u
forncedida
útil
E
E η
E
E
•É uma grandeza física sem unidades;
• representa-se pela letra grega eta ();
• exprime-se, normalmente em percentagem.
0% 100 %
0 1
Ano Letivo 2011/2012 25
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Lei da conservação da energia
A energia total do universo permanece constante!!!
Pelo cálculo do rendimento de um aparelho podemos comprovar que este valor é
sempre inferior a 100% por haver energia dissipada.
Mas esta energia não desaparece, pois corresponde apenas à energia que não
pode ser aproveitada de forma útil, mas a quantidade total de energia existente
antes do aparelho funcionar é igual à quantidade total de energia que existe
depois do seu funcionamento. O que diminui é a quantidade de energia útil.
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Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Lei da conservação da energia
Se a energia se conserva, porque dizemos que estamos a gastar energia, ou que temos
de poupar energia?
Quando o dizemos estamo-nos referindo à energia dissipada, que se degrada nos
aparelhos e não pode ser aproveitada de forma útil.
Essa energia não se perde, mas transforma-se e transfere-se de tal modo que não
pode ser novamente utilizada.
Degradação de energia – parte que é desperdiçada mas que não deixa, contudo de ser energia.
Ano Letivo 2011/2012 27
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Lei da conservação da energia
Atualmente, a utilização racional da energia…
… menos energia dissipada… mais energia bem utilizada
Poupança de energia!
deve usar-se só a energia necessária para uma certa tarefa.
Ano Letivo 2011/2012 28
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Temperatura – é uma propriedade dos corpos que se mede com termómetros. A sua
unidade SI é o kelvin (K), mas é frequentemente medida em graus
Célsius (ºC).
Relação entre a escala de temperatura Célsius e a de Kelvin
15273
15273
,)(º)(
,)()(º
CTKT
KTCT
Ano Letivo 2011/2012 29
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Quando se põem em contato térmico dois corpos a temperaturas diferentes, há
transferência de energia.
O corpo a temperatura mais elevada transfere energia para o corpo a
temperatura mais baixa.
Esta transferência designa-se por calor.
Um gelado deixado ao ar por algum tempo derrete-se, isto porque o gelado aqueceu!
Chá quente, algum tempo depois o chá arrefece.
Ano Letivo 2011/2012 30
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Como se explicam estas situações?
Estas situações acontecem porque houve uma transferência de energia
FONTE(Chávena de
chá)
RECETOR(cone de gelado)
RECETOR(meio ambiente)
FONTE(meio ambiente)
ENERGIA
ENERGIA
Ano Letivo 2011/2012 31
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Quando termina a transferência de energia?
O equilíbrio térmico é atingido quando os dois sistemas em contato, inicialmente a
temperaturas diferentes, trocam energia de forma de calor até alcançarem a mesma
temperatura.
O calor só existe quando há transferência entre sistemas a temperaturas diferentes;
O calor é energia em trânsito entre sistemas a diferentes temperaturas, não é uma
propriedade dos sistemas.
A temperatura é uma propriedade de um sistema; aumenta se este recebe calor e
diminui se este cede calor.
Ano Letivo 2011/2012 32
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Corpo a temperatura
mais alta
Corpo a temperatura mais baixa
CALOR (energia a transferir-se)
Há três processos através dos quais se processa a transferência de energia
como calor: a condução, a convecção e a radiação.
Ano Letivo 2011/2012 33
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Condução
É o principal processo de transferência de energia como calor
nos sólidos, e consiste na propagação da agitação das
partículas que constituem o material
Existem materiais bons condutores de calor, em
que o processo de transferência descrito é muito
rápido.
Pelo contrário, nos maus condutores de calor, o
mecanismo de condução é muito lento.
Os maus condutores são também chamados
isoladores ou isolantes.
Materiais bons condutores de calor
Materiais maus condutores de calor
Metais (alumínio, cobre, ferro)
SílicaGrafite
VidroPlástico
BorrachaLã
Cortiça
Ano Letivo 2011/2012 34
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Condução
Os diferentes materiais são caracterizados por uma grandeza relacionada com a
facilidade que têm para conduzir o calor. Chama-se condutividade térmica e pode
ser procurada em tabelas.
Quanto maior for a condutividade térmica de um material, maior conduz o calor.
Bons condutores de calor
Condutividade térmica baixa
Maus condutores de calor
Condutividade térmica elevada
Ano Letivo 2011/2012 35
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Convecção
É o principal processo de transferência de calor nos
líquidos e nos gases, e consiste no estabelecimento de
correntes ascendentes de matéria quente e correntes
descendentes de matéria fria, designadas por correntes
de convecção.
Ao contrário da condução, em que o aquecimento se faz
sem que a matéria saia do lugar que ocupa, na convecção
é a própria matéria em movimento que transmite a energia.
Ano Letivo 2011/2012 36
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Radiação
A radiação transfere energia como calor sem precisar de
um meio material para se propagar
Todos os corpos emitem radiação apenas pelo facto de se
encontrarem a uma certa temperatura. Até o corpo
humano emite energia como calor por radiação
Quando um corpo recebe radiação electromagnética
aquece, o seu aquecimento é tanto maior quanto mais
energia for capaz de absorver.
Ano Letivo 2011/2012 37
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Radiação
Um corpo que absorve bem também um bom emissor de radiação
Corpo que se
encontra a maior
temperatura emite
mais energia por
radiação
O corpo negro
irradia mais energia
do que o branco
O corpo rugoso
também emite
mais energia do
que o de
superfície polida
Ano Letivo 2011/2012 38
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Radiação
As características das superfícies são determinadas no aquecimento das mesmas
por radiação.
Superfície branca – bom reflector – mau absorvedor
Superfície preta – mau reflector – bom absorvedor
Superfície polida – bom reflector – mau absorvedor
Superfície rugosa – mau reflector – bom absorvedor
Ano Letivo 2011/2012 39
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Radiação
O ISOLAMENTO TÉRMICO DAS CASAS
Telhado 25%
Portas 15%
Paredes 35%
Janelas 25%
Chão 15%
Ano Letivo 2011/2012 40
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Radiação
O ISOLAMENTO TÉRMICO DAS CASAS
Devemos ter em conta as transferências de energia como calor nas habitações, uma vez que grande
parte da energia que consumimos é utilizada par ao seu aquecimento.
Durante o tempo frio, o calor transfere-se do interior para o exterior:
- Por Condução, através dos materiais que constituem, por exemplo
as paredes, o telhado e o chão:
- Por convecção, através das frinchas das janelas, portas e telhado.
Há também emissão térmica por todos os materiais usados na
construção.
Ano Letivo 2011/2012 41
Energia – Transferências e transformação de energia
Ciências Físico-Químicas | 7º ano de escolaridade
Energia transferida como calor
Radiação
O ISOLAMENTO TÉRMICO DAS CASAS
Algumas medidas a adotar:
-Construir paredes duplas com isolamento térmico
interior;
-Isolar as paredes exteriores e telhado;
-Utilizar vidros duplos;
-Usar materiais de construção de baixa condutividade
térmica;
-Calafetar as portas e as janelas.
É importante reduzir todas estas “perdas de energia”. Para isso, devemos escolher criteriosamente
os materiais que melhor isolam as habitações.
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