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 gravitacional.
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 gravitacional 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 gravitacional maior.
A energia potencial gravitacional 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 gravitacional maior.
Energia cinética e energia potencial
A energia cinética depende da massa e da velocidade.
Maior massa Maior velocidade
Maior energia cinética
A energia potencial gravitacional depende da massa e da altura.
Maior massa Maior altura
Maior energia potencial gravitacional
A energia potencial elástica depende da deformação.
Maior deformação Maior energia potencial elástica
Energia
Transferência de energia
Sistemas físicos
Um sistema físico é uma porção do universo que escolhemos para analisar e estudar.
O que é um sistema físico?
Sistema Fronteira
Exterior Sistema
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 de energia –
- Receptor de energia –
pilha
lâmpada
Fonte, receptor e transferência de
energia
Unidade SI de energia
A energia que é cedida ou recebida em cada unidade de tempo chama-se potência:
Energia Potência
Tempo
Potência Energia
P E
t E P t
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 P t
J W s
1 J 1 W 1 s
Outras unidades de energia
Quando queremos falar de energia eléctrica utilizamos a unidade quilowatt-hora, kWh.
E P t
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.
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
Sobremesa Quantidade Caloria
Sorvete 2 bolas 199 cal
Gelatina dose individual 97 cal
Creme de leite dose individual 140 cal
Mousse de Chocolate dose individual 193 cal
Pudim de Flan dose individual 142 cal
Salada de Frutas dose individual 98 cal
Tarte de Maçã fatia média 112 cal
1. Um secador de cabelo de potência 1200W funciona durante 20 s.
Calcula a energia recebida pelo secador.
Exercício:
2. Se a energia recebida pelo secador for de 30 kJ, durante quanto tempo esteve a funcionar o secador?
Exemplo 1:
Energia armazenada no motor
Energia dissipada no aquecimento das peças do motor, etc.
Energia utilizada para o movimento
Será que alguma energia se perde ao ser
transferida de um sistema para outro?
Energia utilizada para aquecer o
ambiente
Energia dissipada sob a forma de luz
Energia dissipada pela chaminé Energia
armazenada na lenha
Será que alguma energia se perde ao ser transferida de um sistema para outro?
Exemplo 2:
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 fornecida
Energia dissipada Energia útil
Sistema
Será que alguma energia se perde ao ser
transferida de um sistema para outro?
Princípio da Conservação da Energia
Podemos concluir que numa transferência de energia:
fornecida útil dissipada
E E E
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:
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?
Energia dissipada sob a forma de calor
Energia radiante Energia
eléctrica
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:
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.
E P t
Energia Potência Tempo
Conclusões
Quando ocorre uma transferência de energia, nem toda a energia recebida é aproveitada para o que pretendemos: alguma energia
degrada-se.
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.
fornecida útil dissipada
