Quando a natureza atua.

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1 Quando a natureza atua

2 Capítulo V – Quando a natureza atua
Existem muitos fenômenos naturais que atuam no planeta o tempo todo, são eles: eletricidade e magnetismo. Não podem ser vistos, mas podemos sentir a atuação deles por meio de uma lâmpada que acende, um ferro que se aquece, um ventilador que refresca, uma campainha que toca.

3 “APAGÕES” Acontecem quando o consumo de energia elétrica é maior do que a capacidade de produzi-la.

4 HISTÓRIA DA ELETRICIDADE
Tem início na antigüidade com o filósofo grego Tales, da cidade de Mileto, por volta do ano 600 a.C. Ao esfregar âmbar(resina de árvores pré-históricas) com pele de carneiro, observou que este atraia fiapos de palha ou fios de cabelo. A palavra eletricidade veio do grego eléktron (âmbar). Atualmente- eletricidade está ligada a uma partícula chamada elétron, que faz parte do átomo. O átomo é formado por um núcleo central carregado positivamente com as partículas menores:prótons e nêutrons. Circundando o núcleo encontramos os elétrons, com cargas elétricas negativas, que são atraídos pelas cargas elétricas positivas dos prótons. Um átomo é neutro quando o número de prótons é igual o número de elétrons.

5 ELETRICIDADE ESTÁTICA
Os átomos podem perder ou ganhar elétrons. Eletrização negativa - quando o número de elétrons for maior que o número de prótons. Eletrização positiva – quando o número de prótons for maior que o número de elétrons. Eletrização por atrito

6 Esquema de atração e repulsão A carga elétrica tem uma característica interessante: cargas de mesmo sinal repelem-se e cargas de sinais contrários atraem-se.

7 APLICAÇÃO TECNOLÓGICA DA ELETRICIDADE ESTÁTICA
Máquina Fotocopiadora Figura 2: Funcionamento de uma máquina fotocopiadora.

8 CURIOSIDADE SOBRE A ELETRICIDADE ESTÁTICA
Por que em dias secos os cabelos ficam eriçados depois de penteados? Quando se passa o pente de plástico no cabelo, estes estão se atritando um com o outro. O atrito produz cargas de eletricidade estática que fazem com que o pente ceda seus elétrons ao cabelo, e este ficando eletrizado tende a repelir-se. Esta repulsão é devida às cargas de mesmo sinal. Em dias secos esse fenômeno é mais visível, pois com baixa umidade relativa no ar as gotinhas de água demoram para neutralizar o efeito no cabelo. Com pente de madeira não acontece a eletrização.

9 ELETRICIDADE EM MOVIMENTO
A eletricidade em movimento é chamada de corrente elétrica e consiste em um movimento ordenado de elétrons. A eletricidade pode fluir através de um metal porque este contém elétrons que se movem livremente de um átomo para outro. A corrente elétrica é medida em Ampére(A) com um aparelho chamado Amperímetro. Colar representando uma Corrente elétrica Empurrando umas das bolinhas ocorrerá um movimento de todas.

10 TENSÃO ELÉTRICA ou VOLTAGEM
Nos aparelhos que usam eletricidade este “empurrão” na corrente elétrica é chamado de tensão elétrica ou voltagem (ou diferença de potencial elétrico) e pode ser obtido através de pilhas, baterias, usinas elétricas, energia solar. A tensão elétrica se cria quando cargas negativas são separadas das cargas positivas e ela é medida em volts (V). O aparelho usado para medir voltagem é o voltímetro. A unidade Volt foi escolhida em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta, que inventou a primeira pilha.

11 Pilhas Uma pilha é composta de 3 partes:
um terminal positivo (eletrodo positivo); um terminal negativo (eletrodo negativo); entre os dois terminais, um produto químico chamado eletrólito, que conduz eletricidade por meio de íons (átomos que ganham ou perdem elétrons). A pilha apresenta uma diferença de potencial ou tensão em seus terminais, porque separa as cargas positivas das negativas em seu interior, através de uma reação química. Pilha: é a unidade básica de produção de eletricidade. Bateria: tem 2 ou mais pilhas em seu interior. Ambas são fontes de tensão elétrica.

12 Tipos de pilhas Pilha seca: em seu interior há uma pasta de cloreto de amônio. Pilha de mercúrio: o eletrólito é óxido de mercúrio. Pilha de níquel cádmio: usam esses metais na reação química. Pilha alcalina: usam hidróxido de potássio. Todos os materiais utilizados nas pilhas citadas são produtos químicos extremamente tóxicos, que fazem mal ao ser humano e poluem o meio ambiente. Por isso as pilhas não deve ser jogadas no lixo comum. As baterias dos carros são constituídas de seis pilhas de chumbo e solução de ácido sulfúrico.

13 Impacto negativo para o ambiente
Descarte inadequado de pilhas e materiais no meio ambiente por usuários e revendedores desses materiais.

14 Baterias solares São importantes porque não geram resíduos poluentes.
As baterias solares podem transformar a luz solar diretamente em energia elétrica. Para isso são usados painéis solares que possuem células fotovoltaicas ou células solares. Ao absorver a luz, a célula solar produz uma energia elétrica que pode ser aproveitada através de painéis solares. A eletricidades produzida é chamada de energia limpa. Um tipo de painel solar

15 Circuitos elétricos Um circuito elétrico fornece um caminho para a corrente elétrica. É composto de um material condutor, isto é, fios que permitem que a corrente elétrica “ande” por eles, e uma fonte de tensão para dar o “empurrão”. Usam-se chaves ou interruptores para permitir ou não a passagem da corrente elétrica. Circuito simples para acender a lâmpada

16 Lâmpada A lâmpada tem uma resistência elétrica ou filamento que oferece certa dificuldade para a corrente fluir pelo circuito. A esta característica chamamos de resistência elétrica. Ao passar a corrente, a resistência da lâmpada se aquece e emite luz. Costuma-se dizer que a corrente elétrica transfere energia elétrica para os átomos que formam o filamento. Esta energia é transformada em luz e calor.

17 Eletricidade na natureza
Os relâmpagos são violentas descargas elétricas de nuvens carregadas com eletricidade estática. Algumas nuvens possuem os ingredientes necessários para produzirem os relâmpagos: ventos intensos, grande extensão vertical, partículas de gelo e água de diversos tamanhos. A teoria mais aceita para eletrização das nuvens diz que a colisão entre água e granizo no interior das nuvens produz cargas elétricas, que ao se concentrarem ao ponto que o ar não consiga mais isolá-las provocam a descarga elétrica, como uma faísca dentro da nuvem. Distribuição de cargas em uma nuvem de tempestade

18 Relâmpagos São violentas descargas elétricas de nuvens carregadas com eletricidade estática

19 Raio É uma faísca pulando entre o céu e solo.
Além de produzirem luz intensa, o raio e o relâmpago são muito quentes, 5 vezes mais quentes que a superfície do Sol. Por isso o ar ao seu redor se aquece e se expande tão rapidamente (aumenta de volume) que explode produzindo um som intenso, o trovão. Edifícios altos, árvores e pessoas ao ar livre são alvos de raio. Podem ser divididos em descendentes (nuvem-solo) e ascendentes (solo-nuvem).

20 Cuidados! As pessoas devem ser instruídas a nunca se protegerem da chuva embaixo de árvores, nem ficarem próximas a elas, a se afastarem de varais e cercas de arame e a não empinarem pipas em dias de temporais. Em campo aberto, a melhor posição é de cócoras. O carro é um abrigo seguro contra raios. Quando um raio atinge um carro, as cargas elétricas se espalham pela parte externa metálica e se descarregam no solo, sem ferir as pessoas que estão dentro.Já se a pessoa estiver em uma moto, ela corre os mesmos riscos que uma pessoa em pé em campo aberto.

21 PÁRA RAIOS Os para-raios protegem inteiramente os edifícios contra os raios. são barras de metal, de mais ou menos um metro de altura, que são colocadas nas partes mais altas dos edifícios, e ligadas à terra. Quando uma nuvem eletrizada passa perto do para-raio, por indução aparece nele uma carga elétrica de sinal oposto ao da nuvem. Então a carga da nuvem é atraída, dá-se o raio entre a nuvem e o para-raio, e assim a carga da nuvem é escoada para a Terra

22 GAIOLA DE FARADAY Prova que uma superfície condutora eletrizada possui campo elétrico nulo em seu interior dado que as cargas se distribuem de forma homogênea na parte mais externa da superfície condutora. No experimento de Faraday foi utilizada uma gaiola metálica, que era eletrificada e um corpo dentro da gaiola poderia permanecer lá, isolado e sem levar nenhuma descarga elétrica.

23 Raios ajudam a fertilizar o solo
O nitrogênio que é o gás que ocorre em maior quantidade na atmosfera, precisa estar no solo para ser aproveitado pela planta. Quando há um relâmpago, o nitrogênio do ar pode ser oxidado e arrastado para o solo através da chuva. Animais que dão choque A enguia elétrica é um peixe que produz eletricidade. Este peixe, comum na América do Sul, produz eletricidade em seus músculos e a utiliza para dar choque em outros peixes, que com isso ficam paralisados. Assim, elas conseguem se alimentar mais facilmente e se proteger.

24 Choque elétrico Causa danos ao organismo, podendo até matar. Afeta principalmente o sistema nervoso, porque este utiliza impulsos elétricos para comandar movimentos. Ele ocorre quando a corrente elétrica atravessa o corpo. Danos que o choque pode causar: inibição dos centros nervosos provocando parada respiratória; alteração do ritmo cardíaco, produzindo fibrilação do coração; queimaduras profundas com necrose do tecido humano; perturbação do sistema nervoso; perda de memória, fala e visão. Fibrilação ventricular: quando o choque não é tão intenso e, apenas, altera o batimento cardíaco. Para fazer o coração bater no ritmo certo, os médicos utilizam o desfibrilador que paralisa o coração por um instante, por meio de um choque elétrico controlado.

25 Choque elétrico: Não leve um!
1-Não tocar em aparelhos elétricos com as mãos molhadas e pés descalços. 2-Não soltar pipas, papagaios ou pandorgas, próximo à fiação elétrica. 3-Se algum aparelho elétrico estiver em chamas, nunca jogar água nele. 4-Quando estiver chovendo, não ficar próximo ou dentro da água, nem se abrigar sob árvores. 5-Não tocar em acidentados por choques elétricos. Procurar desligar a força. Tentar afastar a pessoa da fonte de choque com algum material isolante.

26 Cérebro elétrico O cérebro produz correntes elétricas de baixíssimas intensidades, que fazem com que as pessoas desempenhem todas as tarefas do dia-a-dia. Essas correntes podem ser detectadas pelo eletroencefalógrafo e traçadas em um papel pelo eletroencefalograma.

27 Magnetismo e ímãs Cargas elétricas em movimento produzem magnetismo.
Ímãs em movimentos produzem corrente elétrica. A agulha da bússola é um ímã que pode girar livremente e aponta sempre para a direção norte do globo terrestre. Encontrando o norte é possível estabelecer as direções leste, oeste, norte e sul, ou seja, os pontos cardeais. A Terra se comporta como um enorme ímã, que produz ao redor de si um campo magnético, e por isso a agulha imantada da bússola. Os chineses descobriram isso e usavam pedaços de magnetita pendurados por um fio para se orientarem em viagens.

28 Ímãs Temos: ímãs naturais – encontrados na natureza: magnetita ou pedra guia. ímãs artificiais: barras de ferro podem ser imantadas artificialmente pelo homem. Os ímãs apresentam-se em várias formas e todos apresentam duas regiões chamadas pólos que possuem comportamentos magnéticos opostos: pólo norte e pólo sul.

29 Os pólos de um ímã não podem ter existência isolada
Os pólos de um ímã não podem ter existência isolada. Ao ser cortado, surgirão 2 novas regiões polares, norte e sul. Cada pedaço se torna um ímã completo, pois cada ímã é constituído de vários ímãs elementares. Quando um objeto não apresenta caráter magnético seus “ímãs elementares” estão dispostos de forma desordenada. Em um pedaço de ferro imantado, seu conjunto de “ímãs minúsculos” ficam orientados na mesma direção. Ímãs não imantados e imantados respectivamente

30 Orientação Para se orientar - sem bússola:
Estenda o braço direito para o leste – onde o sol nasce, e a partir daí, fica fácil identificar os outros pontos cardeais. Olhando para a frente está o norte, o oeste na direção do braço esquerdo e atrás o sul.

31 Geomagnetismo O campo magnético terrestre tem origem no núcleo do planeta e os pólos geográfico e magnético não coincidem. Onde é o pólo norte geográfico é o sul magnético.

32 Biomagnetismo É a influência do campo magnético da Terra na movimentação de seres vivos, tais como: aves migratórias, pombos, peixes, tartarugas e bactérias.

33 Produção de Energia Elétrica através de usinas
No Brasil, como há muitos rios, a energia que vem da água é a mais usada - hidroelétricas.Usa-se também energia vinda da queima de combustíveis fósseis – termoelétricas e de reações nucleares – usinas nucleares. Nas usinas a energia elétrica, ao ser gerada, é conduzida por cabos através de torres de transmissão. Assim, a eletricidade usada nas cidades vem principalmente das usinas geradoras de energia. O nome usina é usado para especificar o local onde é gerada a eletricidade em grande quantidade, por exemplo, para fornecer eletricidade para uma região do país. Princípio de funcionamentos das usinas: fonte de energia é transformada em energia mecânica de rotação de uma turbina; a energia mecânica é transformada em elétrica por máquinas chamadas geradores ou dínamos. Roda d’água – é um tipo de turbina, e no final do século XIX começou a a ser usada para produção de energia elétrica.

34 Produção de energia elétrica
Existem várias formas de energia que podem ser transformadas em energia elétrica: vento (energia eólica) e Sol (energia solar). Energia eólica Utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores – grandes turbinas colocadas em locais de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou moinho. Este movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. Vantagem da energia eólica :não polui o ambiente. Desvantagem da energia eólica: só funciona quando tem vento.

35 ENERGIA SOLAR O Sol é uma fonte de energia gratuita, inesgotável e limpa, amplamente distribuída e pode ser utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, além de auxiliar na redução do efeito estufa. O uso da energia solar não se restringe apenas à produção de energia elétrica através de fotocélulas. Ela pode ser usada diretamente para aquecimento de água em casas, indústrias ou hospitais através do uso de coletores solares. Há os coletores solares planos, que possuem uma superfície seletiva, pintada de preto, para absorver a luz solar. Embaixo ficam os canos, onde a água circula e se aquece. Em cima, uma superfície de vidro aumenta a eficiência do coletor, em um processo semelhante ao efeito estufa. Coletor Solar Plano. Fonte: MORENO, L.X; 2005

36 Vantagens e desvantagens da energia solar
a energia solar não polui o ambiente; solução economicamente viável, principalmente nos países tropicais; excelente pra lugares remotos. Desvantagens: existe variação nas quantidades de acordo com a situação climatérica, além de que a noite não existe produção alguma; locais em altitudes médias e altas (Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar; as formas de armazenamento da energia solar são poucos eficientes, quando comparadas pro exemplo aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), à energia hidroelétrica (água) e à biomassa (bagaços de cana e laranja).

37 DEPENDÊNCIA DO MAGNETISMO
As usinas hidroelétricas, termoelétricas e nucleares dependem do magnetismo para produzir eletricidade. Nas Usinas Hidroelétricas, primeiro uma fonte de energia (reservatório de água) é transformada em energia mecânica através da rotação de uma turbina.Em seguida a energia mecânica é transformada em elétrica por máquinas chamadas geradores. O Gerador possui um eixo que é movido por uma Turbina. A Turbina é movida por um Jato de Água. Depois do uso, a água continua o seu percurso rio abaixo. A água fica armazenada em um Reservatório para ser usada nos períodos de estiagem. Quando o reservatório já está cheio, o excesso de água é jogada fora através do vertedouro.

38 USINAS HIDROELÉTRICAS
Vantagens: A maior vantagem das usinas hidrelétricas é a transformação limpa do recurso energético natural. Não há resíduos poluentes e há baixo custo da geração de energia, já que o principal insumo energético, a água do rio, está inserida à usina. Além da geração de energia elétrica, o aproveitamento hidrelétrico proporciona outros usos tais como irrigação, navegação e amortecimentos de cheias.

39 O impacto ambiental na geração de energia elétrica
USINAS HIDROELÉTRICAS Desvantagens: A maioria das atividades humanas causa algum tipo de impacto negativo para o meio ambiente, as atividades do setor elétrico não fogem a esta regra: necessidade de inundação de grandes áreas, para a construção de uma barragem e criação de um reservatório de água; muitas terras férteis são inundadas; cidades são deslocadas; sítios arqueológicos são perdidos; paisagem alterada. Os custos são altos, mas a vida útil dessas usinas é maior que 100 anos.

40 Chamam-se Termoelétricas porque são constituídas de 2 partes, uma térmica onde se produz muito vapor a altíssima pressão e outra elétrica onde se produz a eletricidade. A Energia Elétrica é produzida pelo Gerador que é movido pela Turbina. A Turbina é movida por um Jato de Vapor sob forte pressão. O Vapor é produzido em um Caldeira aquecida um dos seguintes tipos de combustível: Combustível fóssil - derivado de petróleo, gás natural, carvão mineral. Biomassa - carvão vegetal, bagaço de cana, lenha e álcool Material radioativo – urânio.

41 VANTAGENS DAS USINAS TERMOELÉTRICAS
As usinas termoelétricas podem ser construídas próximas ou juntas aos locais de consumo, o que implica em economia nos custos de implantação das redes de transmissão. O gás natural pode ser usado como matéria-prima para gerar calor, eletricidade e força motriz, nas indústrias siderúrgicas, químicas, petroquímicas e de fertilizantes, com a vantagem de ser menos poluente e de fácil transporte e manuseio, vetor de atração de investimentos e segurança. O carvão mineral, também utilizado como matéria-prima, está presente em muitas jazidas. O bagaço de cana e o álcool são fontes renováveis de energia, assim como a lenha, se houver uma utilização sustentável.

42 DESVANTAGENS DAS USINAS TERMOELÉTRICAS
Nas usinas termoelétricas, a queima de combustíveis fósseis, resulta na produção e emissão, para a atmosfera de grandes quantidades de C02, um dos causadores do efeito estufa. Além disso o petróleo, gás natural e carvão mineral são fontes de energia não renováveis. Mesmo quando a biomassa, que é uma fonte renovável de energia, é empregada como combustível, surgem implicações ambientais e sociais. Exemplo: monocultura de cana-de-açúcar, para a produção do álcool: - empobrece o solo pelas queimadas; - altera a fauna e a flora da região; - contribui para o êxodo rural com a mecanização da lavoura e a diminuição das pequenas propriedades ; - custo adicional do transporte do combustível até a usina.

43 Chamam-se Nucleares por que utilizam a fissão nuclear, isto é, os núcleos de átomos radioativos, principalmente urânio são quebrados ao serem bombardeados com nêutrons.Esse processo é uma reação nuclear que ocorre em uma máquina chamada reator, emitindo uma grande quantidade de calor que aquece a água e produz vapor à alta pressão na caldeira. A partir daqui, o processo de produção de energia elétrica é o mesmo já descrito para as usinas termoelétricas.

44 FISSÃO NUCLEAR

45 VANTAGENS DAS USINAS NUCLEARES
A maior vantagem ambiental da geração elétrica através de usinas nucleares é a não utilização de combustíveis fósseis ou biomassa, evitando o lançamento na atmosfera dos gases responsáveis pelo aumento do aquecimento global e outros produtos tóxicos. Também,a quantidade de combustível utilizada é pequena. Usinas nucleares ocupam áreas relativamente pequenas, podem ser instaladas próximas aos centros consumidores e não dependem de fatores climáticos (chuva, vento, etc) para o seu funcionamento. A probabilidade de acidentes com vazamento de material radioativo para a atmosfera é muito pequena, da ordem de 1 acidente a cada 10 milhões de anos, segundo dados da Eletronuclear, estatal que controla as usinas de Angra 1 e 2.

46 DESVANTAGENS DAS USINAS NUCLEARES
O maior problemas dessas usinas é o descarte dos rejeitos radioativos (lixo atômico) com segurança.Além disso, altíssimas quantidades de radioatividade, extremamente nociva para todas as formas de vida;podem causar leucemia e outras formas de câncer e demoram cerca de anos para diminuírem sua carga tóxica. A CNEM- Comissão Nacional de Energia Nuclear é quem gerencia a deposição final desses resíduos. Símbolo que indica a presença de radioatividade

47 ACIDENTES NUCLEARES O acidente nuclear de Chernobil ocorreu dia 26 de abril de 1986, na Usina Nuclear de Chernobil (originalmente chamada Vladimir Lenin) na Ucrânia (então parte da União Soviética). É considerado o pior acidente nuclear da história da energia nuclear, produzindo uma nuvem de radioatividade que atingiu a União Soviética, Europa Oriental, Escandinávia e Reino Unido. Grandes áreas da Ucrânia, Bielorrússia e Rússia foram muito contaminadas, resultando na evacuação e reassentamento de aproximadamente 200 mil pessoas. Cerca de 60% de radioatividade caiu em território bielorrusso. O acidente radiológico de Goiânia foi um grave episódio de contaminação por radioatividade ocorrido no Brasil. A contaminação teve início em 13 de Setembro de 1987, quando um aparelho utilizado em radioterapias foi furtado das instalações de um hospital abandonado, na zona central de Goiânia. O instrumento roubado foi, posteriormente, desmontado e repassado para terceiros, gerando um rastro de contaminação o qual afetou seriamente a saúde de centenas de pessoas.

48 SUGESTÕES Filmes : Síndrome da China Senhores do holocausto ( Day one)
Silkwood – retrato de uma coragem Livros infanto – juvenil : da Coleção “Ciência para gente nova”, de Rómulo de Carvalho,destacamos: 4. História da eletricidade estática 9. História da energia nuclear