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.