Introdução ao tema energia

A energia é uma grandeza física de difícil definição associada a todos os sistemas físicos.

A energia não é uma força nem uma substância.

Manifestações de energia

Acender a lâmpada - energia luminosa (luz vísivel)

Trovoadas

- relâmpagos – energia luminosa

- trovões - energia sonora (som)

Choque eléctrico - energia eléctrica

Aquecedor - energia térmica ("calor")

Professora a andar - energia mecânica

Fontes de energia

Água

- energia das marés

-energia das ondas

-energia hídrica

Sol - energia solar

Vento- energia eólica

Vulcões - energia geotérmica

Energia não renovável:

Combustíveis

- fósseis (petróleo, carvão, gás natural)

-nuclear - urânio-energia nuclear

Transformações e transferências de energia

Por exemplo:

• Numa caixa de música, transfere-se energia mecânica para a caixa de música e esta transforma-se em energia sonora.
  
  
  
  
• Numa lanterna a pilhas,transfere-se energia potencial química (pilhas) que se transforma em energia eléctrica, que por sua vez se transforma em energia luminosa e em energia térmica (dissipada).
  
• Num carrinho de corda, trasfere-se energia mecânica para o carrinho e esta transforma-se em energia cinética (associada ao movimento do carro) e em energia sonora (dissipada)

• Numa ventoinha a pilhas, transfere-se energia potencial química (pilhas) que se transforma em energia eléctrica, que por sua vez se transforma em energia eólica e em energia mecânica.

• Numa caixa com um palhaço, transfere-se energia potencial elástica que se transforma em energia cinetica.

Duas formas fundamentais de energia

energia cinética - associada ao movimento.
energia potencial... - armazenada no sistema que pode vir a ser utilizada
... elástica - associada à deformação
... química - associada aos alimentos nos combustiveis fósseis
... gravítica - presente em qualquer corpo à superfície de um planeta

Variação da energia cinética e da energia potencial gravítica no skate

1 (o corpo está em repouso)

h máx.

Epg máx.

Ec =0J

2 Ec aumenta

Epg diminui

3 Epg = 0J

Ec máx.

4 Epg aumenta

Ec diminui

5 Epg máx

Ec = 0J

Unidade de energia Joule (J)

____________________________________________________________

Epg = m x h x g (constante gravítica na terra g=9,81 N/Kg)

.................... 2

Ec=1/2m x v

.

Glossário

Energia cinética - Ec

Energia potencial gravítica - Epg

Altura - h

massa - m

volume - v

Princípio de conservação de energia

A energia não se cria, não se destrói, mas transfere-se e transforma-se.

Actividade experimental - calor e temperatura

Objectivo

Com esta actividade experimental pretende-se:

· Responder à questão “O que acontece quando se colocam em contacto corpos a temperaturas diferentes?”;

· Verificar a segunda lei da termodinâmica
· Aprofundar o conceito de calor, distinguindo-o do conceito temperatura

Fundamento teórico

Calor- é uma transferência de energia entre dois corpos a temperaturas diferentes.

Temperatura- é uma propriedade dos corpos

.......................-é a medida de agitação das partículas dos corpos.

Temperatura elevada – maior agitação

Temperatura baixa – menor agitação

Segunda lei da termodinâmica

Quando dois corpos com temperaturas diferentes estão em contacto o mais quente cede energia ao mais frio até se atingir o equilíbrio térmico, contudo, o contrário não acontece espontaneamente. Isto é, um corpo quente em contacto com um frio não pode aquecer. Um processo que não pode ser invertido, é irreversível.

Ocorre transferência de energia térmica - calor

As temperaturas de ambos igualam-se – equilíbrio térmico

Procedimento experimental

Materiais

· 2 Termómetros

· Gobelé pequeno com100ml de água aquecida (Gobelé A )

· Gobelé grande com100ml de água à temperatura ambiente(Gobelé B)

· 1 Cronómetro

Etapas do procedimento experimental

1. Medimos e registámos a temperatura da água contida nos dois gobelés.

2. Colocámos, com cuidado, o gobelé pequeno dentro do gobelé grande.

3. Iniciámos a contagem do tempo.

4. Colocámos os termómetros em cada gobelé.

5. Registámos as medições de 1 em 1min até a temperatura da água se igualar.

Registo de observações

Temperatura inicial da água no gobelé pequeno: 43ºC

Temperatura inicial da água no gobelé grande:18ºC

Tempo(min) Temperatura (ºC)	1min	2min	3min	4min	5min	6min	7min	8min	9min	10min
Temp. da água (gobelé pequeno)	33ºC	30ºC	27ºC	26ºC	26ºC	26ºC	26ºC	26ºC	27,5ºC	27 ºC
Temp. da água (gobelé grande)	19ºC	21ºC	23ºC	24ºC	24ºC	24ºC	25ºC	25ºC	27,5ºC	27 ºC

Conclusões

Verificou-se que a temperatura do gobelé pequeno, corpo mais quente, desceu e a do gobelé grande, corpo mais frio, subiu. A partir do nono minuto as temperaturas dos dois corpos igualaram-se.

A fonte de energia foi o gobelé pequeno e o receptor foi o gobelé grande.

Conferimos que quando são colocados corpos a temperaturas diferentes, em contacto, ocorre transferência de energia térmica – calor - e que passado algum tempo as temperaturas de ambos os corpos se igualam, ou seja chega-se a um equilíbrio térmico.

Se continuassemos a observar verificariamos que a temperatura iria descer até á temperatura ambiente.

Críticas

A actividade experimental correu bem e observou-se o resultado esperado. Porém, pode ter havido erros no registo das temperaturas.

Mecanismos de transferência de energia sob a forma de calor

Convecção

Ocorre nos fluídos (líquidos e gases).
Há transporte de matéria e de energia.




Há um fluído quente - corrente ascendente, porque tem menos densidade.
Há um fluído frio- corrente decendente, porque tem mais densidade.


Condução

Ocorre nos sólidos.
Há transferência de energia térmica, partícula a partícula, do ponto A para o B .
Não há transferência de matéria.

Som

Os sons apresentam diferenças para o nosso ouvido. Podem ser produzidos por diferentes fontes sonoras e apresentam determinadas características que os distinguem uns dos outros.

Como é que o som se propaga?

O som propaga-se através de ondas sonoras.



Ondas sonoras -ondas de pressão



O som não se propaga no vazio.

Características do som

Altura do Som

Propriedade que nos permite distinguir os sons agudos (altos ou finos) dos sons graves (baixos ou grossos).

mais agudo→ maior frequência

mais grave → menor frequência

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Intensidade do Som

Propriedade que nos permite distinguir os sons fortes dos sons fracos.



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Timbre

Propriedade que nos permite distinguir sons com a mesma altura e com a mesma intensidade produzidos por diferentes fontes sonoras.

Som puro

Som complexo

Reflexão e Refracção

Reflexão

Quando o som encontra um obstáculo e volta para trás, dá-se a reflexão.

Refracção

Quando o som muda de meio de propagação, dá-se a refracção.

Sonar

O Sonar

O que é o sonar?

O sonar é um instrumento auxiliar da navegação que é utilizado para estudar os fundos oceânicos e, na pesca, para detectar cardumes de peixes.

Quem criou e quando foi criado?

Foi construído pelo físico francês Paul Langevin em 1917, para localizar submarinos Alemães. Apesar de já estar pronto, não foi usado antes do final da Primeira Guerra Mundial.

Para que serve?

O sonar é muito utilizado para orientar a navegação, obter o perfil do fundo do mar, revelar a presença de cardumes, etc.

Como funciona?

O sonar emite ultra-sons que se propagam na água reflectindo-se no fundo ou num peixe e sendo captadas novamente pelo radar onde é registado o tempo demorado, podendo assim calcular-se a distância a que os objectos se encontram. A este processo dá-se o nome de ecolocalização.

A ecolocalização

O que é a ecolocalização?

A ecolocalização é o processo referido acima. Pode ser encontrada em vários animais como os morcegos ou os golfinhos. A ecolocalização usada nos radares é artificial e não alcança a mesma qualidade e perfeição da existente em alguns animais.

Funcionamento

O morcego, tanto como o golfinho, emite ondas ultra-sónicas, isto é, com uma frequência muito alta. Isto permite-lhes obter informações sobre a localização de animais e informações sobre o ambiente que os rodeia.

Como se determina a distância a que se encontra um objecto, utilizando o sonar?Determina-se a distância de um objecto pelo sonar, medindo o intervalo de tempo entre a emissão do som e a recepção do seu eco.