Apresentação2

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Apresentação2

  1. 1. Prof(a): Fabiana de Sousa Santos Gonçalves Escola Estadual Constantino Fernandes 2013
  2. 2. Até ~1850, os campos da termodinâmica e damecânica eram considerados dois ramosdistintos da CiênciaExperimentos realizados em meados do séculoXIX pelo físico inglês James Joule e outroscientistas, demonstraram que a energia podeentrar num sistema (ou abandoná-lo), atravésdo calor e do trabalhoHoje a energia interna é tratada como umaforma de energia que pode ser transformadaem energia mecânica e vice-versa 2
  3. 3. A energia interna, U é a energia associada aoscomponentes microscópicos de um sistema –átomos e moléculasAs partículas no modelo de gás ideal são pontuais.Para estas partículas a U está associada somentea energia cinética traslacional total dos átomos –depende da temperaturaCalor, Q é um mecanismo pelo qual a energia étransferida entre um sistema e seu ambiente porcausa da diferença de temperatura entre eles.Um sistema não tem calor assim como não temtrabalho
  4. 4. Transmissão de calor
  5. 5. Denomina-se transmissão de calor àpassagem da energia térmica de um localpara outro. Essa transmissão podeocorrer de três formas diferentes: porcondução, por convecção e por radiação.
  6. 6. Em certas situações, mesmo não havendo o contato físico entre os corpos, é possível sentir que algo está mais quente. Concluímos que de alguma forma o calor emana desses corpos "mais quentes" podendo se propagar de diversas maneiras. Este trânsito de energia térmica pode acontecer pelas seguintes maneiras:• Condução;• Convecção;• Irradiação.
  7. 7. A energia térmita passa de um local para o outro através das partículas do meio que os separa. Na condução, a passagem da energia térmica de uma região para outra se faz da seguinte maneira: na região de maior temperatura, as partículas estão mais energizadas, vibrando com maior intensidade; assim, estas partículas transmitem energiapara as partículas vizinhas, menos energizadas, que passa a vibrar com intensidade maior;estas, por sua vez, transmitem energia térmica para as seguintes, e assim sucessivamente.
  8. 8. Notemos que, se não existissem as partículasconstituintes do meio, não haveria a conduçãode calor. Portanto:A condução de calor é um processo que exige apresença de um meio material para a suarealização, não podendo ocorrer no vácuo (localisento de partículas).
  9. 9. Os líquidos e os gases não são bonscondutores de calor. No entanto, eles podem transmitir calor de modo significativo por um processo aCONVICÇAO. Este processo consistena movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido.
  10. 10. Exemplo:Uma vasilha contendo água a uma temperatura inicialsuperior a 40C. Sabemos que, acima de 4C, a água se expande ao ser aquecida. Coloquemos então essa vasilha sobre uma chama.
  11. 11. A parte de baixo da água, ao seraquecida, sofrerá expansão, terásua densidade diminuida e, assim de acordo com o principio de Arquimedes, subirá. Apartesuperior, mais fria e mais densa, descerá.Formam-se então as correntes de convecção, umaascendente e outra descendente.
  12. 12. É o processo de transmissão de calor por meiode ondas eletromagnéticas (ondas de calor). Aenergia emitida por um corpo (energiaradiante) propaga-se até o outro, através doespaço que os separa.Sendo uma transmissão de calor feita porondas eletromagnéticas, a radiação não exige apresença do meio material para ocorrer, isto é,a radiação ocorre no vácuo e também em meiosmateriais. Porém, não são todos os meiosmateriais que permitem a propagação dasondas de calor através deles.
  13. 13. Classificamos os meios materiais em:— Diatérmicos: São os meios que permitem apropagação das ondas de calor através deles(são os meios transparentes às ondas de calor).Ex.: ar atmosférico.— Atérmicos: São os meios que não permitema propagação das ondas de calor através deles(são os meios opacos às ondas de calor).
  14. 14. No estudo da Eletricidade veremos que as partículas que possuem carga elétrica(como,por exemplo, os elétrons) ao oscilarem produzem “algo” não material que se propaga pelo espaço e é chamado onda eletromagnética (ou radiação eletromagnética).
  15. 15. As características das ondaseletromagnéticas variam da acordo com a frequência de oscilação dascargas elétricas.Algumas ondas são visíveis, como a luz; outras são invisíveis, como as ondas de rádio os raios X, as ondas que vão do controle remoto para a TV e as ondas dos fornos da microondas.
  16. 16. Todos os corpos emitem ondas eletromagnéticas cujas características e intensidadesdependem do grau de aquecimento do corpo.Isso é chamado de irradiação. Quando um conjunto de ondaseletromagnéticas incide em um corpo uma parte delas pode ser refletida, outra pode ser transmitida e outra,
  17. 17. Se pusermos a mão ao lado de um ferro elétrico ligado, nossa mão se aquecerá. Como o ar é mau condutor e o ar aquecido devesubir, o calor que recebemos veio principalmente por irradiação, e não por condução ou por convecção.
  18. 18. Ainda, pode absorvida, transformando-se em novas formas de energia, como, por exemplo, a energia térmica. Èdesse modo que recebemos o calor do Sol. È assim, também, que recebemos o calor de um ferro elétrico ou de uma lâmpada incandescente.
  19. 19. Entre as ondas eletromagnéticas, as que são mais facilmenteabsorvidas, transformando-se em energia térmica, são as ondas de infravermelho, assim chamadaspelo fato de terem frequência um pouco abaixo da luz vermelha (e serem invisíveis).
  20. 20. Exemplo de irradiação: A Terra é aquecida pela energia provenientedo Sol. O processo de transferência dessaenergia não é a condução nem a convecção, umavez que entre a Terra e o Sol existe o vácuo.A energia é transportada por ondaselectromagnéticas que não precisam de qualquermeio material para se propagarem. Essas ondaselectromagnéticas constituem a radiação. As ondas electromagnéticas que chegam à Terrasão absorvidas pela sua superfície aquecendo-a
  21. 21. Os processos irreversíveis são aqueles que sópodem ser executados em um sentido, sem quehaja a possibilidade da manutenção doprocesso ao primeiro estado. Imagine um ovode uma ave. Imagine você faminto, querendopreparar um pequeno omelete com apenas umovo.Agora imagine você deixandoesse ovo se espatifar nochão... Que azar hein... Esse éo um tipo de evento querepresenta um processoirreversível: a partir do ovoespatifado você não pode tê-lonovamente no estado "inteiro".
  22. 22. Outro exemplo seria pensar em termos deconservação de energia. Veja um automóvelque vem em alta velocidade onde o motoristaaciona bruscamente o sistema de freios. Oresultado é o carro "queimando" os quatropneus no asfalto. Os pneus "queimam" porqueo atrito é tão grande entre os pneus doautomóvel e o asfalto que a temperaturaaumenta a valores bastante altos, ocasionandoa fusão e leve combustão da borracha.
  23. 23. A figura ao lado nos mostra uma pedra emqueda livre. Ao jogarmos essa pedra para cima, ela adquire energia que logo se transforma em energia cinética (quando cai). Ao chegar ao solo, provavelmenteouviremos um barulho. A energia cinéticaque a pedra possuía se dissipou em outras formas de energia, sendo a principaldelas calor. Dessa forma, podemos dizer que a pedra atingiu um estado final de equilíbrio. Ao observarmos novamente a pedra, podemos dizer queespontaneamente ela não retornará à sua posição inicial. Só voltará às posições anteriores mediante interferências e modificações do meio externo.
  24. 24. Então, podemos afirmar que a pedra realizouum processo irreversível. Sendo assim,podemos definir os dois processos, irreversívele reversível, da seguinte maneira:- PROCESSO IRREVERSÍVEL é aquele em queum sistema, uma vez atingido o estado final deequilíbrio, não retorna ao estado inicial ou aquaisquer estados intermediários sem a açãode agentes externos.- PROCESSO REVERSÍVEL é aquele que podeocorrer em ambos os sentidos, passando portodas as etapas intermediárias, sem que issocause modificações definitivas ao meioexterno.
  25. 25. Transformações reversíveis sãoaquelas que ocorrem nos doissentidos, podendo voltar ao seuestado inicial. Isso ocorre geralmenteem transformações mecânicas sematrito. No caso de haver atrito, ocorpo sofre perda de energia e,portanto, não poderia voltar à posiçãoinicial.
  26. 26. Processos reversíveis são aqueles que,teoricamente, são completamente reversíveis,podendo realizar a trajetória inversa do processo.Tomemos como exemplo um copo de água no estadolíquido. Colocamos esse copo com água no interior deum refrigerador de baixa temperatura de modo queesta seja suficientemente baixa para ocasionar amudança de estado para o sólido. Poisbem se, depois de transcorridodeterminado tempo, retirarmos essecopo com água congelada e deixarmos auma temperatura ambiente de 20oC, aágua vai receber energia térmica do meioambiente e tornará a ficar líquida. Esse éum exemplo bastante prático de umprocesso reversível.
  27. 27. Uma forma bastante útil de se verificar a consistência de um processo em termos de reversibilidade é pensar na conservação deenergia do sistema. Quando a energia do sistema se conserva, o processo será reversível: imagineuma bola de basquete lançada verticalmente para cima. Enquanto ela está subindo, ela diminui sua velocidade, diminuindo sua energia cinética e acumula energia potencial. Supondo que não haja atrito com o ar, a bola ao cair, retoma energiacinética e perde energia potencial ocasionando um acréscimo na sua velocidade. Isso acontece atéque ela retorne ao ponto de partida com a mesma velocidade inicial.
  28. 28. • Em recipiente fechado, fundir o gelo eposteriormente voltar a congelá-lo.• Em ambiente fechado, evaporar a água evoltar a condensá-la.• Estirar, por compressão ou estiramento, umamola numa pequena variação de comprimento(logo recupera-se a forma original da mola).• Deformar, por compressão ou estiramento,um objeto de borracha ou outroelastômero numa pequena variação decomprimento e durante tempo curto (logorecupera-se a forma original do objeto)
  29. 29. Atualmente, a procura de energia assenta fundamentalmente nasfontes de energia não renováveis, as quais têm tecnologiadifundida, mas possuem um elevado impacto ambiental.Importa inverter esta tendência, tornando o seu consumo maiseficiente e substituindo-o gradualmente por energias renováveislimpas. Exemplos de Fontes de Energias não Renováveis: Energia Do Carvão; Energia do Petróleo; Energia do Gás Natural; Energia do Urânio.Mas antes de se transformar em calor, frio, movimento ou luz, aenergia sofre um percurso mais ou menos longo detransformação, durante o qual uma parte é desperdiçada e aoutra, que chega ao consumidor, nem sempre é devidamenteaproveitada.
  30. 30. Fontes de energia inesgotáveis ou que podem serrepostas a curto ou médio prazo, espontaneamente oupor intervenção humana.Estas fontes encontram-se já em difusão em todo omundo e a sua importância tem vindo a aumentar aolongo dos anos representando uma parte considerávelda produção de energia mundial.Exemplos de Fontes de Energias Renováveis: Energia Hídrica; Energia Eólica; Energia Solar; Energia Geotérmica; Energia das Ondas e Marés; Energia da Biomassa.
  31. 31. - energia cinética das massas de água dos rios, quefluemde altitudes elevadas para os mares e oceanos graças a força gravitacional. Este fluxo é alimentado emciclo reverso graças a evaporação da água,
  32. 32. elevação e transporte do vapor em forma denuvens, naturalmente realizados pela radiaçãosolar e pelos ventos. A fase se completa com aprecipitação das chuvas nos locais de maioraltitude. Sua utilização é bastante antiga e umadas formas mais primitiva é o monjolo e a rodadágua. A hidroenergia também pode ser vistacomo forma de energia potencial; volume de águaarmazenada nas barragens rio acima. As grandeshidrelétricas se valem das barragens paracompensar as variações sazonais do fluxo dos riose, através do controle por comportas, permitirmodulação da potência instantânea gerada nasturbinas.
  33. 33. É uma energia obtida a partir da energia potencial deuma massa de água . A forma na qual ela se manifestana natureza é nos fluxos de água, como rios e lagos epode ser aproveitada por meio de um desnível ouqueda d’água. Pode ser convertida na forma deenergia mecânica através de turbinas hidráulicas oumoinhos de água.
  34. 34. As turbinas por sua vez podem ser usadascomo acionamento de um equipamentoindustrial, como um compressor, ou de umgerador elétrico, com a finalidade de proverenergia elétrica para uma rede de energia. A energia produzida pode alimentar umapovoação, um complexo industrial, agrícola ou arede nacional de distribuição de energiaelétrica. É uma energia renovável com custoacessível a países subdesenvolvidos edesenvolvidos.
  35. 35. Energia Eólica - energia cinética das massasde ar provocadas pelo aquecimento desigual nasuperfície do planeta. Além da radiação solartambém têm participação na sua formaçãofenômenos geofísicos como: rotação da terra,marés atmosféricas e outros.Os cata-ventos e embarcações a vela sãoformas bastante antigas de seuaproveitamento. Os aerogeradores modernosde tecnologia recente têm se firmado comouma forte alternativa na composição da matrizenergética de diversos países.
  36. 36. É aquela gerada pelo vento. Durante muitos anos o vento era usado paradeslocar os barcos a vela ou nos moinhos devento para bombear a água dospoços. Atualmente, as turbinas de vento sãousadas para produzir energia elétrica. Ovento gira as lâminas largas da turbina queacionam os geradores produzindoeletricidade. É atraente por não causar danos ambientaise ter custo de produção baixo em relação aoutras fontes alternativas de energia.
  37. 37. energia da radiaçãosolar direta, que podeser aproveitada dediversas formas atravésde diversos tipos deconversão, permitindoseu uso em aplicaçõestérmicas em geral,obtenção de forçamotriz diversa,obtenção deeletricidade e deenergia química.
  38. 38. É derivada de uma fonte inexaurível: o Sol. Ospainéis solares têm células fotoelétricas quemodificam a energia proveniente dos raios solaresem energia elétrica. Tem a vantagem de nãoproduzir danos ao meio ambiente. A luz do sol sempre foi uma fonte de energiapara as plantas, animais e pessoas. O calor do solpode ser usado para aquecer água contida emtubagem própria nos nossos telhados e tambémpode ser utilizado para secar nossas roupas. A luze calor solares também podem ser concentrados efocados em sistemas elétricos solares queproduzem eletricidade e energia elétrica.
  39. 39. A energia solar é uma fonte de energia renovável eexiste em abundância, porem ainda não é viáveleconomicamente, pois para transformar energia solarem elétrica depende de uma unidade chamada decélula fotovoltaica e o custo de produção dos painéisainda é alto devido a pouca disponibilidade demateriais semicondutores.A energia solar permite aos proprietários dehabitações, produzir a sua própria eletricidade emsuas casas (microgeração). Os kits de instalação solarfotovoltaica doméstica incluem a ligação à redepública existente, sendo compostos por vários váriospainéis fotovoltaicos , um inversor e um disjuntor deproteção.
  40. 40. A montagem pode ser efetuada no telhado daresidência ou no próprio terreno. O processoda conversão da energia solar é simples, éfeita a conversão da luz solar diretamente emcorrente contínua. Utilizando um dispositivoconhecido como um inversor, de alimentaçãoDC é então convertida em corrente alterna CA,que pode ser usada para consumo próprio oupara venda à rede.
  41. 41. É aquela gerada através do calor oriundo dointerior da Terra. Esse calor étransformado, na usina geotérmica, emeletricidade. Pode ser obtida através dasrochas secas quentes, rochas úmidasquentes e vapor quente. A energiageotérmica pode ser utilizada como umaeficiente fonte de calor em pequenasaplicações de utilização final, tais como asestufas, mas os consumidores têm de estarlocalizados perto da fonte de calor.
  42. 42. É uma das mais benignas fontes de energia. Produzenergia independente de variações como chuvas,níveis de rios, etc., porém é uma energia muitocara e pouco rentável, pois pode causardeterioração ao ambiente, ainda que a reinjeçãode água seja feita.
  43. 43. É a energia das ondas e das marés, utilizada emalgumas centrais para a produção de energiaelétrica. A energia das marés é uma energia que nospode ser bastante útil, podendo ser utilizada parailuminar casa e hospitais, por exemplo.Algumas centrais utilizam omovimento das ondas paracomprimir o ar numa câmarafechadaem que o ar é impelido atravésduma turbina eólica para gerareletricidade. Quando uma ondarecua o ar é expelido para forada câmara e a turbina é impelidana direção contrária.
  44. 44. O custo de produção marítima é relativamenteacessível, pois esta é um exemplo de energiarenovável.
  45. 45. A biomassa são restos e sobras de toda a espécie: árvoresmortas, ramos de árvores, restos de relva cortada, cascas deárvores e serradura que sobram nas carpintarias, sobras decolheitas, cascalho e pedras miúdas das habitações, produtosde papel e outros objetos que deitamos fora. A biomassa pode ser aproveitada para produzir eletricidadereduzindo a necessidade de recorrer a outras fontes deenergia. Hoje em dia descobrem-senovas formas de usá-la, por exemplo,para produzir um álcool especial queserve de combustível para os carros.Outra maneira de usar a biomassa étransformá-la em gases inflamáveiscujo objetivo é a produção elétrica. Portanto, seu custo é baixíssimo,já que está é produzida com sobrasde todas as espécies.
  46. 46. - a energia química, produzida pelas plantasna forma de hidratos de carbono através da fotossíntese- processo que utiliza a radiação solar como fonteenergética - é distribuída e armazenada nos corpos dosseres vivos graças a grande cadeia alimentar, onde a baseprimária são os vegetais. Plantas, animais e seus derivadossão biomassa. Suautilização comocombustível pode serfeita das suas formasprimárias ou derivados: madeira bruta,resíduos florestais,excrementos animais,carvão vegetal, álcool,óleos animal ou vegetal, gaseificação de madeira, biogás etc.
  47. 47. É a energia potencial das ligações químicas entre osátomos. Sua liberação é percebida, por exemplo, numacombustão. A energia potencial química (dos alimentos) é quandonós comemos e não usamos a energia, ou seja, ela estáarmazenada (não está em uso). A energia química (dosalimentos) é a energia que está em uso, sendo umaparte transformada e a outrasendo liberada para a naturezaem forma de calor. É essaenergia é que nos mantêm vivos. O custo de produção da energia química é nulo já quesua produção é proveniente deligações entre átomos.
  48. 48. A energia térmica consiste na energia de oscilação das partículas atômicas.Esta é devida, por exemplo, no caso dos cristais, à agitação dos átomos enos gases e líquidos ao movimento desordenado das moléculas e grupos demoléculas pela rotação de moléculas e pela agitação térmica dos seusátomos. É muito utilizados para funcionar os motores que movimentam osautomóveis, os aviões, os navios, os trens e vários outros veículos detransporte e também gerar eletricidade; também é utilizada paraaquecimento, como nos fogões de cozinha, para aquecedores de ambiente ede água, como também para funcionar motores e iluminar os lugares. A construção de uma usina termoelétrica tem suas vantagens edesvantagens, pois ocupam pequeno espaço,podem ser construídas em áreas de maisnecessidade com baixo custo deconstrução assim economizando notransporte de energia e não alaga regiões vizinhas (diferente das hidrelétricas). Asdesvantagens é que a energia térmica geralmente utiliza o gás natural e o carvão,entre outros derivados, que são fontes nãorenováveis de energia e muito caros.
  49. 49. É uma forma de energia fundamentada na origem de difernças depotencial elétrico entre dois pontos, que admitem constituir umacorrente elétrica entre ambos. É uma das formas de energia que ohomem mais utiliza na atualidade, graças a sua facilidade detransporte, baixo índice de perda energética durante conversões. É aquela que está presente na eletricidade. Um fio elétricoconduz energia elétrica que poderá fazer girar o eixo de um motor.Acender uma lâmpada, esquentar a água do chuveiro, ligar uma TV,um computador, etc. A eletricidade pode ser produzida em grandes quantidades apartir de diversas fontes (calor, peso, movimento, química, luz). Osestabelecimentos grandes como prédios, lojas e mercados consomem maiseletricidade, e necessitam detransformadores individuais de 75 kva, 112,5 kva, 150 kva. Em alguns casos, a tensão de fornecimento é 380/220 volts ou 440/254 volts.
  50. 50. Também chamada atômica, é obtida a partir da fissão donúcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando umagrande quantidade de energia. A energia nuclear mantémunida as partículas do núcleo de um átomo. A divisão dessenúcleo em duas partes provoca a liberação de grandequantidade de energia. A energia elétrica produzida a partir de energianuclear não é radioativa e é igual a energia produzida emhidroelétricas, podendo ser utilizada para os mesmos fins. Os custos de construção eoperação das usinas são muito altos.
  51. 51. Energia nuclear consiste no uso controlado dasreações nucleares para a obtenção de energia pararealizar movimento, calor e geração de eletricidade. Alguns isótopos de certos elementos apresentam acapacidade de, através de reações nucleares,emitirem energia durante o processo. Baseia-se noprincípio (demonstrado por Albert Einstein) que nasreações nucleares ocorre uma transformação demassa em energia. A reação nuclear é a modificaçãoda composição do núcleo atômico de um elemento,podendo transformar-se em outro ou em outroselementos. Esse processo ocorre espontaneamente emalguns elementos; em outros deve-se provocar areação mediante técnicas de bombardeamento denêutrons ou outras.

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