Energia

A primeira definição de energia foi enunciada em meados do séculoXIX:

“energia é tudo o que produz ou pode produzir ação”

Pode também ser definida como:

"a força do trabalho”

O que é a energia?

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Energia

Existem dois grandes tipos de energia, dependendo se ela está emmovimento ou armazenada.

‐ A energia em movimento chama‐se energia cinética ou dinâmica;

‐A energia armazenada chama‐se energia potencial.

Quais são os tipos de energia?

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Energia

A energia pode ser medida de várias maneiras.

Uma delas é o Btu (British Thermal Unit), medida britânica que medea energia calorífica.

1 Btu é a quantidade de energia necessária para elevar um grauFahrenheit a temperatura de 0,454 litros de água.

1 Btu corresponde a um fósforo aceso. Por ex: para fazer uma cafeteirade café são necessários 2000 Btus.

Como se mede a energia?

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EnergiaComo se mede a energia?

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A energia também pode ser medida em joules. São necessários miljoules para igualar um Btu, por isso: 1000 Joules = 1 Btu

O nome Joule vem de um físico Inglês que se chamava James PrescottJoule. Ele descobriu que o calor é um tipo de energia. Um joule équantidade de energia necessária para levantar 454 gramas do chão auma altura de nove polegadas (aproximadamente 22,86 centímetros).Na generalidade os cientistas preferem medir a energia em joules doque em Btus; por outro lado, o sistema de medição métrica, metros equilogramas, é mais usado do que o sistema britânico de "pés" e"polegadas".Como no sistema métrico mil significa quilo então temos:

1000 joules = 1 Kilojoule = 1 Btu

EnergiaQuais são as fontes de energia?

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As fontes de energia podem ser divididas em dois grandes grupos:

‐ Energias não renováveis (existem em quantidades limitadas);

‐ Energias renováveis (que não se esgotam, energias limpas).

Energia

A maior parte da energia que utilizamos é obtida através decombustíveis fósseis, principalmente carvão e petróleo.

Fontes de energia não renováveis?

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Energia

Também conhecidas por energias limpas, por não serem poluentes,são fontes inesgotáveis, pois a natureza é capaz de as renovarconstantemente.

Fontes de energia renováveis?

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EnergiaEnergia solar

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O sol sempre foi uma fonte de energia. Por exemplo, quando pomos as roupas asecar ao sol usamos o seu calor. As plantas usam a luz do sol para produzir“comida” e os animais alimentam‐se delas.No seu centro do sol, os núcleos de átomos de hidrogénio fundem‐se originandonúcleos de hélio. A energia resultante desta reação é radiada para o espaço e,parte dela, atinge a atmosfera terrestre.Podemos dividir esta radiação em três tipos:

‐ radiação direta ‐ vem "diretamente" do sol;‐ radiação difusa ‐ proveniente do céu, das nuvens, gotas de água, etc;‐ radiação refletida ‐ proveniente da reflexão no chão e dos objetos circundantes.

A soma destes três tipos (componentes) é denominado como radiação global.

EnergiaQuais as formas de utilização da energia solar?

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Existem duas formas, diferentes, de utilizar a energia solar:

‐ ativa ‐ transformação dos raios solares noutras formas de energia (energiasolar térmica ou energia solar elétrica ou fotovoltaica);

‐ passiva ‐ aproveitamento da energia para aquecimento de edifícios ou prédios,através de conceções e estratégias construtivas.

EnergiaEnergia eólica

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O vento resulta do deslocamento de massas de ar, derivado dos efeitos dasdiferenças de pressão atmosférica entre duas regiões distintas, e é influenciadopor efeitos locais como a orografia e a rugosidade do solo.Essas diferenças de pressão têm uma origem térmica estando diretamenterelacionadas com a radiação solar e os processos de aquecimento das massas dear.As regiões em redor do Equador, latitude 0o, são aquecidas pelo sol mais do queas restantes zonas do globo. O ar quente é mais leve que o ar frio, pelo que sobeaté uma altura aproximada de 10 km e estende‐se para norte e para sul. Se aterra não girasse, esse ar simplesmente chegaria ao Pólo Sul e ao Pólo Norte, paraposteriormente descer e voltar ao Equador.

EnergiaClassificação dos ventos

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Podemos classificar os ventos nos seguinte tipos:

‐ ventos globais ‐ sobem desde o Equador para os pólos e circulam pelascamadas mais altas da atmosfera;

‐ ventos de superfície ‐ são muito influenciados pela superfície terrestre atéaltitudes de 100 metros. O vento é travado pela rugosidade da superfície da terrae pelos obstáculos;

‐ ventos locais ‐ A direção do vento é influenciada pela soma dos efeitos globaise locais (brisas marinhas e ventos de montanha).

EnergiaQuais as formas de utilização da energia eólica?

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A energia cinética, resultante das deslocações de massas de ar, pode sertransformada em:

‐ energia mecânica através de aeromotores;

‐ energia eléctrica através de turbinas eólicas ou aerogeradores.

EnergiaEnergia da biomassa

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Através da fotossíntese, as plantas capturam energia do sol e transformam‐na emenergia química. Esta energia pode ser convertida em várias formas de energia:eletricidade, combustível ou calor. As fontes orgânicas que são usadas paraproduzir energia, usando este processo, são chamadas de biomassa.Incluí‐se também nesta classificação os efluentes agro‐pecuários, agro‐industriaise urbanos.

EnergiaEnergia da biomassa ‐ fontes

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Podemos considerar várias fontes energéticas de origem natural:

‐ biomassa sólida (produtos e resíduos da agricultura, resíduos da floresta e dasindústrias conexas e a fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos –combustão direta ou liquefação);

‐ biocombustíveis gasosos (lamas das estações de tratamento dos efluentesdomésticos e RSU [Resíduos Sólidos Urbanos]) resultam da degradação biológicaanaeróbia da matéria orgânica contida nos resíduos anteriormente referidos e éconstituído por uma mistura de metano (CH4) em percentagens que variam entreos 50% e os 70% sendo o restante essencialmente CO2.;

‐ biocombustíveis líquidos (biodiesel, etanol, metanol)

EnergiaEnergia dos oceanos

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Existem várias formas, potenciais, de aproveitamento da energia dos oceanos:energia das marés, energia associada ao diferencial térmico (OTEC),correntes marítimas e energia das ondas.Atualmente a energia das ondas é uma das formas de energia dos oceanos queapresenta maior potencial de exploração, tendo em conta a força das ondas e aimensidão dos oceanos.A energia das ondas tem origem direta no efeito dos ventos, os quais são geradospela radiação solar incidente.

EnergiaEnergia dos oceanos ‐ tecnologias

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Atualmente existe uma substancial variedade de dispositivos e métodos deextração de energia das ondas, ainda não havendo uma convergência para umatecnologia dominante. No entanto podem‐se distinguir dois grupos:

‐ sistemas na costa (ou próximos da costa);‐ sistemas em águas profundas (offshore).

EnergiaEnergia geotérmica

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Existe uma grande quantidade de energia térmica, contida no interior do planeta.Esta representa uma potência 10.000 vezes superior à energia consumida por anoem todo o planeta.

Este recurso pode ser classificado em duas categorias:‐ alta temperatura (T>150oC): este recurso está geralmente associado a áreasde atividade vulcânica, sísmica ou magmática. A estas temperaturas é possível oseu aproveitamento para a produção de energia elétrica.‐ baixa temperatura (T<100oC): resultam geralmente da circulação de água deorigem meteórica em falhas e fraturas e por água residente em rochas porosas agrande profundidade.

O aproveitamento deste calor pode ser realizado diretamente para aquecimentoambiente, águas, piscicultura ou processos industriais.

EnergiaEnergia hídrica

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No ciclo da água, a precipitação sobre as montanhas cria escoamentosconvergentes nos vales, os rios. Nestes existe um grande potencial energético,energia hídrica. O movimento ou a queda da água contém energia cinética quepode ser aproveitada como fonte de energia.

Durante centenas de anos o movimento da água foi usado nos moinhos. Apassagem da água fazia mover lemes de madeira que estão ligados a uma mó(pedra granítica redonda muito pesada). Esta, roda e mói o milho transformando‐o em farinha. Atualmente a corrente da água é usada para produzir energiaelétrica.

EnergiaEnergia hidrogénio

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O hidrogénio é o elemento químico mais abundante no Universo, o mais leve e oque contém o maior valor energético. Este elemento químico além de abundante,permite, através de pilhas de combustível, produzir eletricidade e retornar vaporde água, eliminando a emissão de gases de efeito de estufa na produção deeletricidade. Ao nível dos transportes permite, através de diferentes motores,suplantar os motores de combustão em eficiência e consumo, sem mencionar ofator "emissões zero".O maior problema é o facto de nunca se encontrar isoladamente na natureza,pois encontra‐se sempre combinado com outros elementos: oxigénio, carbono,etc. O hidrogénio só se transforma em líquido a temperaturas da ordem dos ‐250oC, o que obviamente levanta um complicado problema de abastecimento. Édevido a este facto que a utilização do hidrogénio se torna um pouco maiscomplicada.

EnergiaCombustíveis fósseis

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Existem três grandes tipos de combustíveis fósseis: o carvão, o petróleo e o gásnatural. Os três foram formados há milhões de anos atrás na época dosdinossauros, daí o nome de combustível fóssil.Os combustíveis fósseis podem ser encontrados debaixo da terra em muitoslocais do nosso planeta. Portugal não é um desses locais (não é um país rico emcombustíveis fósseis).Cada um dos combustíveis fósseis é extraído de diferente maneira.

EnergiaPetróleo

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As companhias petrolíferas extraem o petróleo escavando poços muito fundos. Opetróleo é então bombeado e trazido para a superfície terrestre e armazenadoem grandes tanques antes de ser distribuído pelo mundo.Nas refinarias o petróleo bruto é separado em vários produtos pelo aquecimentodeste espesso combustível. Estes produtos são, essencialmente: a gasolina, ogasóleo, o combustível dos aviões e os óleos.Existem muitos outros produtos que derivam do petróleo, como por exemplo, osfertilizantes para as quintas, as roupas que vestes, a pasta de dentes, as garrafas ecanetas de plástico, etc. Quase todos os plásticos têm origem no petróleo.

EnergiaGás natural

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O gás natural é mais leve que o ar, sendo constituído maioritariamente pormetano. O metano é um composto químico simples constituído por átomos decarbono e hidrogénio. Este gás é altamente inflamável e encontra‐se emreservatórios subterrâneos perto do petróleo. Desta forma é bombeado etransportado de forma semelhante à do petróleo.O gás natural não tem odor nem pode ser visto, por isso, antes de ser canalizadopor tubos até aos tanques de armazenamento, mistura‐se‐lhe um químico quelhe confere um forte odor parecido com ovos podres. Assim, é facilmenteidentificada uma fuga de gás.O gás armazenado nos tais tanques é distribuído através de tubos até às nossascasas, fábricas e centrais elétricas servindo de combustível para produzireletricidade.

EnergiaEnergia nuclear

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Outra grande forma de energia é a nuclear ‐ energia “presa” dentro do núcleo decada átomo.Fissão nuclearFissão nuclear significa separar o núcleo dos átomos. Quando isto acontece dá‐seuma tremenda reação química libertando grande quantidade de energialuminosa e calorífica. Quando o núcleo do átomo é separado lentamente, aenergia gerada pode ser transformada em energia elétrica. Se a fissão nuclear forbrusca dá‐se uma explosão “bomba atómica”.Fusão nuclearFusão nuclear significa juntar pequenos núcleos de forma a constituir um núcleomaior. No sol ocorre a fusão de átomos de hidrogénio gerando outro compostoquímico: o hélio. A fusão nuclear liberta luz, calor e radiação.

EnergiaEletricidade

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Qualquer material é composto por átomos. Cada átomo contém pequenaspartículas sendo uma delas o eletrão. Estes eletrões (‐) giram à volta do centro(ou do núcleo do átomo), tal como a lua gira à volta do sol.O núcleo é constituído por neutrões (neutros) e protões (+).Em alguns tipos de átomos os eletrões são pouco ligados ao núcleo podendofacilmente saltar para outro átomo. Quando estes eletrões se movem de átomoem átomo cria‐se uma corrente elétrica.

EnergiaEletricidade

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Há materiais que conduzem melhor a eletricidade que outros, o que é medidoatravés da sua resistência. Quanto menor a resistência do fio melhor é acondução elétrica; pois significa que os eletrões estão menos ligados ao seunúcleo. A resistência dos fios depende da sua grossura, comprimento ecomposição.O cobre é dos metais com menor resistência elétrica e, por isso, é usadoregularmente como condutor elétrico. Os fios elétricos que passam pelas paredesda tua casa chegando às lâmpadas e tomadas são quase sempre de cobre.A força elétrica que desloca o eletrão é medida em volts. Em Portugal usam‐se220 volts de energia elétrica para todas as aplicações elétricas. Na América usam‐se 110 volts para aplicações regulares e 220 volts para grandes aplicações.