Tópico 1: Energia na vida humana
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    Tópico 1: Energia na vida humana Tópico 1: Energia na vida humana Document Transcript

    • Tópico 1 – ENERGIA NA VIDA HUMANA organismos vegetais e animais, como é o caso da cana de açúcar, utilizada para produzir álcool. 1. Energia: os vários significados da palavra Essas três fontes de energia – hidroeletricidade, petróleo e biomassa – contribuem com 88% da demanda de Energia é uma palavra que em ciência designa uma energia em nosso País. Os 12% restantes são atendidos pelopropriedade observada nas transformações que continuamente carvão, o gás natural, a energia nuclear e outras fontes que nãoocorrem na natureza. Mas, como muito outros termos, ela tem ultrapassam 1% do total.significados diferentes noutros contextos. O gráfico abaixo mostra como tem evoluído o A Física estuda propriedades quantitativas dos consumo de energia no Brasil. É fácil ver que a utilização daprocessos naturais e muitos dos seus conceitos podem ser lenha reduziu-se drasticamente: em 1970 ela representava 41%expressos em termos matemáticos, isto é, existem fórmulas do consumo e em 1998 essa participação reduziu-se a 8%, isto(equações) matemáticas que identificam com precisão o é, reduziu-se à quinta parte em pouco menos de 30 anos.significado das palavras, evitando-se com isso toda Inversamente, a hidroeletricidade representava 15% doambigüidade. Vejamos dois exemplos. consumo de 1970 e subiu para 38% em 1998, ou seja,1) Em Física distinguem-se vários tipos de energia, dois dos aumentou de quase uma vez e meia.quais são a energia cinética e o outro a energia potencialgravitacional. A primeira refere-se ao produto ½Mv2, em que Mé a massa de um corpo que se move com a velocidade v; asegunda designa o produto Mgh, no qual M é a massa de um Cana de açúcarcorpo que se encontra à altura h acima de um determinado nívelde referência e g é a aceleração adquirida por esse corpo se ele Lenhafor solto e puder cair livremente.2) Outra palavra amplamente utilizada em Física é momento.Na linguagem comum, ela designa um pequeníssimo intervalo Hidroeletricidadede tempo. Em Física essa palavra tem, além desse significado,vários outros, um dos quais é o momento de um corpo de massa UrânioM que esteja em movimento com velocidade v, ao qualcorresponde a expressão Mv, isto é, o produto da massa docorpo pela sua velocidade; esse conceito também é conhecidocomo quantidade de movimento do corpo.Outro uso em Física Gás naturalda palavra momento é no caso de momento de uma força, que Petróleose refere ao produto Fr, em que F indica a magnitude da forçaaplicada a um corpo e r distância dessa força a um eixo emtorno do qual o corpo pode girar. 2. A evolução das fontes de energia no Brasil Um dos critérios adotados pelos economistas para avaliar o grau de industrialização de um país consiste em O consumo de energia em nosso País, como no resto calcular qual o consumo anual de energia por habitante. Existedo mundo, aumentou à taxa média de aproximadamente 2,3 % uma enorme diferença nesse consumo entre países doao ano, nos últimos 30 ou 40 anos. “primeiro mundo” (o que significa: os Estados Unidos, a Nos países industrializados da Europa e nos Estados maioria dos países europeus, a Austrália e o Japão) e os paísesUnidos, grande parte da energia utilizada provém de “em desenvolvimento”, como o Brasil e diversas outras naçõescombustíveis produzidos noutros lugares, isto é, essas nações da América Latina, da África e da maioria da Ásia. Adotou-setêm de importar a maior parte dos combustíveis de que como referência a tonelada de petróleo equivalente (abreviadanecessitam. O uso do petróleo só se tornou freqüente no final como tep), isto é, quantas toneladas de petróleo produzem,do século 19 e intensificou-se enormemente a partir de quando queimado, a mesma quantidade de energia queaproximadamente 1950, isto é, depois da segunda guerra determinada outra fonte. De acordo com esse critério, nosmundial. países europeus o consumo anual de energia por habitante vale, No caso brasileiro, cerca de 80% da energia consumida emé gerada aqui mesmo; a importação é responsável pelos média, 5,5 tep e nos Estados Unidos é de 7 tep; no Brasil, esserestantes 20% de nossas necessidades energéticas, consistindo consumo é de apenas 1,4 tep, várias vezes menor, como se vê,principalmente em alguns tipos de petróleo, de gás natural e do que nos países mencionados.carvão mineral. Há em nosso País reservas consideráveis decarvão mineral, porém de baixa qualidade. 3. Vantagens e desvantagens das diferentes fontes Dados divulgados pelo Ministério de Minas e Energia de energiasobre o perfil do consumo de energia entre nós. Uma delas é aabundância de água, que permite a geração de eletricidade em As diversas fontes de energia de que lançamos mãousinas hidroelétricas: em torno de 36% da energia total para nossas necessidades podem ser examinadas sob váriosconsumida aqui provem de usinas desse tipo. critérios. O petróleo é responsável por cerca de 33% da energia Um desses é quanto à sua durabilidade.que utilizamos. Graças aos progressos na prospecção e Os casos mais importantes são os do petróleo e doexploração de petróleo – principalmente no fundo do mar, a carvão mineral, ambos os quais resultam da decomposição deprofundidades superiores a 1.000 metros – hoje o Brasil é organismos animais e vegetais que viveram em nosso planetaquase independente da importação desse combustível. no passado distante, sob o efeito de altas pressões e altas A terceira fonte de energia, responsável por 19% do temperaturas, durante milhões de anos. O petróleo já foi umaconsumo nacional, é a que provém da biomassa , isto é , de
    • das mais abundantes fontes de energia, mas seu uso crescente, armazenamento extremamente complicado e um sistema eficaznos últimos 100 anos, diminuiu consideravelmente as reservas. de vigilância sobre os locais onde sejam depositadas, o queÉ certo que o petróleo se esgotará, a única dúvida sendo que encarece de modo considerável a produção desse tipo detempo resta para que isso aconteça. energia. Em nosso País a participação da energia nuclear no Outras fontes de energia, como as quedas d´água, os consumo energético ainda é muito pequena, mas deve triplicarventos e a energia solar, ao contrário, têm a seu favor uma dentro de uns 20 anos, a fim de atender ao crescimentodurabilidade muito maior, porque se devem a processos econômico previsto para esse prazo. Em outros países, nonaturais renováveis, isto é, que refazem ou não se esgotarão em entanto, a energia nuclear já constitui a principal fonte deprazo previsível. (A geração hidráulica e eólica de energia energia: é o caso da França, onde 80% da energia consumidaelétrica é uma forma de utilizar a energia recebida do Sol, tem origem nuclear.devido à qual criam-se as quedas d´água e os ventos). Hátambém quem considere a energia nuclear como renovável, 4. A distribuição da energia na sociedadeporque as reservas de urânio conhecidas, embora obviamentesejam finitas, asseguram “combustível” nuclear por muitos A energia desempenha na vida econômica uma funçãoséculos. O próprio Sol, em rigor, é uma fonte não renovável de semelhante à do ar que devemos respirar para continuarmosenergia, porquanto ele se extinguirá dentro de mais alguns vivos.bilhões de anos. A indústria é a maior consumidora de energia. A Outro modo de avaliar as vantagens e desvantagens de produção de alimentos e bebidas, de cerâmica e cimento, adeterminado tipo de energia consiste em analisar as metalurgia e a mineração, a produção de tecidos e de papel,modificações que seu uso provoca no meio ambiente, ou, entre numerosas outras, são exemplos bem conhecidos deutilizando a denominação própria, o impacto ambiental que atividade industrial, que em 2002 absorveu 37% de toda aproduz. Sob esse aspecto, o petróleo e o carvão devem ser energia disponível em nosso País.condenados, pois a queima desses combustíveis tem provocado O sistema de transportes – rodoviário, aéreo ecrescente envenenamento da atmosfera terrestre, onde se hidroviário – foi responsável pelo consumo de 27% da energiaacumulam várias substâncias nocivas, originadas dessa queima. oferecida no mesmo ano. Como é bem sabido, a maior parteEntre elas, duas são especialmente importantes: o anidrido (cerca de 70%) das cargas são transportadas em nosso País nascarbônico ou dióxido de carbono (fórmula química: CO2) e o rodovias, que se tornaram um poderoso agente poluidor daenxofre (símbolo químico: S). atmosfera. O anidrido carbônico é produzido em quantidades A demanda residencial figura em terceiro lugar, tendoanuais crescentes, devido, sobretudo ao aumento incessante do consumido 12% da energia disponível em nosso País em 2002;número de veículos que utilizam como combustível os os restantes 24% da energia consumida nesse ano reparte-se emderivados do petróleo. A acumulação de CO2 na atmosfera está diversos outros setores, entre eles o agrícola.provocando uma conseqüência danosa, chamada efeito estufa Uma característica da produção de energia no Brasil énocivo, que consiste no aumento da temperatura em todo o particularmente importante: quase 90% da energia elétrica queplaneta, do que resultam, entre outros efeitos, modificações consumimos é produzida em usinas hidroelétricas, tipo deindesejáveis no clima. energia que, já foi mencionado antes, é das mais “limpas”. A outra substância que se acumula na atmosfera Poucos outros países dispõem dessa grande vantagem: em todoterrestre, tendo efeito deletério, é o enxofre, que resulta da o mundo, apenas o Canadá e a Noruega também geram emqueima do petróleo e principalmente do carvão. Na atmosfera o usinas hidroelétricas a maior parte da energia elétrica queenxofre combina-se com outras substâncias e volta ao solo sob utilizam. Nos demais países a eletricidade provem de usinasa forma de chuva ácida, que afeta gravemente a vegetação, pois termoelétricas, isto é, usinas que utilizam o vapor de água paraimpede a fotossíntese, que é o processo pelo qual a energia que gerar eletricidade mediante a queima de carvão mineral ou derecebemos do Sol como radiação se transforma em energia derivados do petróleo; 67% da energia mundial é assimquímica. Em outras palavras, os vegetais se formam e vivem produzida e outros 17% provêm de usinas nucleares.graças à transformação da luz solar em celulose. Nenhuma fonte de energia é destituída de efeitos 5. Energia e qualidade de vidainconvenientes ao meio ambiente. Considere-se o caso dasusinas hidroelétricas, que são fontes de energia cujo impacto No longo período em que o Brasil foi colônia deambiental é muito menor do que o provocado pelo petróleo e o Portugal, como aconteceu também em todos os outros paísescarvão. Mas também as hidroelétricas produzem efeitos colonizados pelas nações européias, a quase totalidade dosindesejáveis, dois dos quais são a inundação de grandes áreas, produtos industrializados eram importados, o que obviamenteparte das quais é de solo fértil, assim como obrigam à permitiu o florescimento apenas das indústrias dos paísestransferência de milhares de famílias, nem sempre deslocadas colonizadores. Aqui pouca coisa era produzida e quase sempreem situação favorável. por métodos artesanais. A energia nuclear é um exemplo de energia que não Durante a época do Brasil - colônia, o governoproduz os inconvenientes mencionados acima, mas que português proibiu sistematicamente que se organizassemapresenta outras conseqüências sérias. A energia nuclear manufaturas em nosso País, assim como jamais organizou umprovem de uma transformação dos núcleos dos átomos de sistema educacional adequado; as poucas escolas elementarescertos elementos químicos, principalmente o urânio (símbolo que havia destinavam-se a ensinar alguns rudimentos de escritaquímico: U), devido à qual há a liberação de enorme quantidade e cálculo e o catecismo católico. Não era autorizada nem ade energia, que é utilizada na produção de vapor para acionar os publicação nem a importação de jornais ou de livros; bastageradores de eletricidade. Um dos inconvenientes da energia lembrar que a primeira tipografia só pôde ser montada nonuclear é que os rejeitos da transformação do urânio são Brasil no final do século 18 (depois de quase trezentos anos desubstâncias químicas que emitem radiações nocivas e de longa colonização!), mas existiu por apenas alguns meses Ela foiduração (algumas durante milhões de anos) . Essas substâncias destruída por ordem do governo português., que formam o chamado “lixo nuclear”, requerem
    • Esses dados permitem compreender porque foi tão (C) O perfil de consumo de energia no Brasil, de 1990 a 1999,atrasada a implantação de indústria no Brasil (assim como nos sofreu mudanças significativas.demais países colonizados). Mesmo depois de o governo (D) A diminuição do consumo de lenha foi proporcional aoportuguês haver se transferido para cá, nos primeiros anos do aumento do consumo de álcool.século 19, devido à invasão de Portugal pelas tropas deNapoleão Bonaparte, decorreu um longo prazo antes de sermoscapazes de implantar uma economia capaz de oferecer osprodutos que constituem parte das condições de vida Outrasatisfatórias para a população A transferência do governo português para o Brasilnão poderia produzir o milagre de transformar uma economia Derivados dobaseada no trabalho de escravos em economia moderna, como écomprovado pela resistência que sofreram, durante o século 19,as iniciativas de modernização que foram tentadas em nosso Álcool EletricidadePaís. Bagaço de canaEXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO LenhaQUESTÃO 1: Considere as frases abaixo:I - A energia de um automóvel em movimento depende de suavelocidade e de sua massa. QUESTÃO 4: O consumo de energia no Brasil tem aumentadoII - Uma pirâmide metálica é fonte de energia. constantemente, como revela o gráfico abaixo, que mostra oIII – A energia dos ventos pode ser medida pela energia elétrica consumo de energia em vários setores da economia, noque os geradores eólicos são capazes de gerar. período de 1974 a 2004.Das quatro alternativas abaixo, escolha aquela que indica a(s)frase(s) acima em que a palavra energia foi utilizada no sentidocientífico.(A) I e II somente.(B) II e III somente.(C) I e III somente.(D) I, II e III.QUESTÃO 2: A energia nuclear é muito útil na vida modernapara a geração de eletricidade. Uma das desvantagens de seuuso, entretanto, está nos rejeitos radioativos, que sãosubstâncias geradas ao final do processo de produção da energianuclear. Em relação aos rejeitos radioativos, analise as frasesabaixo: Analise as afirmativas seguintes:I - Os rejeitos radioativos podem ser liberados para o meio I. A indústria é a principal consumidora de energia em nossoambiente quando o nível de radiação é igual ao do meio País e os países mais industrializados consomemambiente e quando não apresentam toxidez química. proporcionalmente mais energia do que os países cujaII - Rejeitos sólidos de baixa atividade, como partes de economia se baseia nas atividades primárias, como agriculturamaquinaria contaminadas, luvas usadas, sapatilhas e aventais primitiva.contaminados, não apresentam riscos ao meio e podem ser II. O consumo residencial cresceu de 1974 a 2004, devido aoliberados sem tratamento específico. fato de ter aumentado também o uso de aparelhosIII - A descontaminação consiste em eliminar o contaminante industrializados e movidos pela energia elétrica nas(material indesejável) do objeto ou da região onde se localizou. residências.A partir do momento da remoção do contaminante, não há mais III. O consumo no setor comercial igualmente aumentou noirradiação. mesmo período, porém proporcionalmente o consumoEscolha qual das alternativas abaixo é correta em relação às residencial cresceu mais.frases acima: Dentre essas sentenças, as que relacionam os dados do gráfico(A) I e II. corretamente com o histórico de consumo de energia são:(B) II e III. (A) I e II.(C) I e III. (B) II e III.(D) I somente. (C) I e III. (D) I, II e III.QUESTÃO 3: A evolução do consumo de energia do Brasil de1978 a 1999, por fonte de energia, está representada na QUESTÃO 5: Tomando por base a figura anterior, escolha dasilustração abaixo, retirada de publicação do Ministério de alternativas abaixo a que corresponde aos dados apresentadosMinas e Energia ( Balanço energético 2000). no Balanço Energético Nacional 2004:Analisando a figura podemos concluir que: (A) O consumo industrial cresceu tanto quanto o comercial, de(A) Em todo o período considerado houve maior consumo de 1974 a 2004. derivados de petróleo do que de eletricidade. (B) No mesmo período o crescimento do consumo industrial(B) Consumiu-se mais bagaço de cana em 1999 do que em foi igual ao residencial. 1978. (C) O setor industrial cresceu cerca de 5 a 6 vezes naquele período.
    • (D) O consumo do setor industrial de 1974 a 1989 foi igual ao IV - para impedir que a porta seja empurrada no centro.que houve no período 1989-2004. Escolha dentre as alternativas abaixo a que for correta: (A) as afirmações I e III;QUESTÃO 6: Das alternativas abaixo, escolha a que completa (B) as afirmações II e III;corretamente a afirmação, relacionada à idéia de matriz (C) as afirmações III e IV;energética, de que se espera de uma sociedade desenvolvida (D) as afirmações II e IV;que ela alcance. (E) as afirmações I e IV.(A) Adequado consumo e grande distribuição de energia.(B) Adequado consumo e pequena distribuição de energia. GABARITO(C) Alto consumo e grande distribuição de energia.(D) Alto consumo e pequena distribuição de energia. 1C, 2C, 3B, 4D, 5C, 6A, 7C, 8D, 9D, 10B e 11B.QUESTÃO 7: Ao longo da história, o homem utilizou e aindautiliza hoje várias fontes de energia para melhorar suaqualidade de vida. Dentre as fontes de energia relacionadasabaixo marque a que indica a fonte utilizada mais tardiamentena história da humanidade.(A) Energia elétrica proveniente de quedas de água.(B) Energia eólica, proveniente do movimento do aratmosférico.(C) Energia química proveniente do bio-diesel.(D) Energia térmica proveniente da queima de carvão.QUESTÃO 8: O Balanço Energético de uma nação é calculadopela diferença entre a oferta de energia e o consumo final deenergia pela nação. Esse balanço energético, também conhecidocomo matriz energética varia de um país para outro. Dos fatoresindicados abaixo, aquele que mais interfere na matriz energéticade uma nação é:(A) A quantidade de suas indústrias.(B) Sua extensão territorial.(C) Sua população.(D) Seu desenvolvimento econômico e social.QUESTÃO 9: O uso da energia pelo ser humano, ao longo desua história, sofreu grandes transformações. Novas fontes deenergia são descobertas e equipamentos são construídos pararealizar tarefas antes feitas pelo próprio homem. A alternativaque apresenta a seqüência temporal de utilização da energiapelo homem é:(A) Energia elétrica, energia térmica, energia nuclear.(B) Energia elétrica, energia nuclear, energia térmica.(C) Energia nuclear, energia térmica, elétrica energia.(D) Energia térmica, energia elétrica, energia nuclear.QUESTÃO 10: Releia na seção 1 a explicação dos conceitos deenergia cinética e de quantidade de movimento. Suponha doiscarros, um de massa M1 = 1.200 kg, que se move comvelocidade v1 = 54 km/h = 15 m/s; o outro tem massa M2 =800 kg e sua velocidade é v2 = 90 km/h = 25 m/s. Escolha qualdas alternativas abaixo é correta.(A) O caro 1 tem a mesma energia cinética e a mesmaquantidade de movimento do carro 2.(B) O carro 1 tem menor energia cinética e menor quantidadede movimento do que o carro 2.(C) As quantidades de movimento dos dois carros são iguais,mas a energia cinética do carro 2 é maior do que a do carro 1.(D) O carro 1 tem maior energia cinética e maior quantidade demovimento do que as do carro 2.QUESTÃO 11: Releia na seção 1 a explicação do que émomento de uma força. Os trincos e maçanetas das portas degirar são instalados na borda oposta à das dobradiçasI - para aumentar a força aplicada na porta para girá-la;II - para diminuir a força necessária para mover a porta;III - para aumentar o momento da força aplicada na porta;