Energia - uma propriedade dos sistemas

Romero Tavares da Silva

Departamento de Física - Universidade Federal da Paraíba

Página inicial

Animação interativa

Mapa conceitual sobre esse objeto de aprendizagem

Guia do professor

Conceituando Energia:

Energia - Uma breve discussão

Mapa conceitual sobre Energia

Energia elétrica

Desafios - Questões sobre Energia

Artigos:

Aprendizagem significativa

Organizador prévio e animação interativa

Animações interativas e mapas conceituais

Aprendizagem significativa e o ensino de ciências

Concept map and interactive animation

Créditos:

Equipe de Desenvolvimento

 

A energia elétrica

             A energia elétrica pode ser considerada a maior de todas as inovações tecnológicas produzidas pelo homem, e sem ela não seria possível presenciar o enorme desenvolvimento em diversas áreas do conhecimento humano. A eletricidade pode ser gerada de várias formas, mas, é sempre resultado da transformação de outros tipos de energia. Por exemplo, a energia elétrica pode ser gerada por uma simples pilha elétrica, que é o resultado das reações químicas entre as moléculas dos reagentes que a compõe. Já as termoelétricas queimam combustível, como o carvão, para transformar num primeiro estágio, a água em vapor. O vapor segue para uma turbina, que move um gerador elétrico, uma máquina que converte movimento em eletricidade, e por tanto há uma transformação da energia cinética do vapor em energia elétrica.

            No Brasil, as hidroelétricas são as principais geradoras de energia elétrica. A parte onde a água é armazenada é chamada lago da usina, ou de montante, fica sempre com o nível da água mais alto do que o outro lado da barragem que tem sempre menos água e também é conhecida como jusante. A diferença da altura do nível de água da montante para a jusante (da cabeceira do rio para a sua foz) varia de acordo com a usina, sendo que no Brasil temos usinas com diferenças de alguns metros até algumas centenas de metros. Por exemplo a Usina de Itaipu, que é a maior do mundo em capacidade de geração, a diferença de altura do nível da água de montante para jusante é de mais de 100 metros, e o volume de água que desce dessa altura para passar nas turbinas é muito grande, ela desce por canos de aço conhecidos como dutos forçados, com aproximadamente 10 metros de diâmetro.

            Uma usina usa a energia potencial gravitacional da água para fazer girar as turbinas e desse modo transformar essa energia mecânica em energia elétrica. A eletricidade passa por uma linha de distribuição até chegar em nossas casas e transformar-se em outras formas de energia como a luminosa, térmica, sonora, etc.

            Pela primeira lei da termodinâmica sabemos que quando um sistema isolado passa por uma transformação, existe a conservação global da sua energia. Quando a garota da animação está escorregando ao longo do tobogã ela está transformando sua energia potencial gravitacional em energia cinética. Ele pode transformar integralmente a energia potencial gravitacional em energia cinética, e se no final do tobogã que ele está descendo existisse um outro tobogã igual mas subindo, ela poderia subir até transformar INTEGRALMENTE a sua energia cinética em energia potencial gravitacional, e alcançar uma altura igual a sua altura inicial. Esse é uma transformação reversível, e esse tipo de transformação só é possível em sistemas conservativos.

            A segunda lei da termodinâmica nos indica que existem outros requisitos para que seja possível acontecer em um sistema determinada transformação. Nas transformações que acontecem em sistema naturais, acontece sempre uma mudança de um tipo de energia para um outro tipo menos útil de energia. Esse é o caso da garota que desce o tobogã e encontra uma pista com atrito. A energia cinética será consumida em parte pelo calor gerado pelo atrito existente na pista, e ao final dessa pista ela já não terá uma energia cinética suficiente para subir uma rampa equivalente a aquele que acabou de descer. E a energia térmica gerada pelo atrito não poderá ser transformada integralmente em energia mecânica. Nesse sentido ela energia térmica gerada pelo atrito da garota é uma forma degradada da energia mecânica que ela tinha no início da descida do tobogã.