Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Ciências Ensino Fundamental, 9º Ano Fontes de energia, destacando tipos, fontes e as formas de transformação

Algumas curiosidades... Como é “gerada” a eletricidade a partir da água nas hidrelétricas? Imagem: Vinícius Bodo /  GNU Free Documentation License. Imagem: Gelpgim22 / GNU Free Documentation License. É possível converter um tipo de energia em outro qualquer? Antes de responder, vamos fazer uma breve viagem no tempo e conhecer alguns conceitos fundamentais.

Viagem no tempo O desenvolvimento do ser humano está intrinsecamente ligado aos tipos de energia a que teve acesso. O domínio sobre o fogo foi o primeiro grande passo para a humanidade. Imagem: Nikai / domínio público.

Viagem no tempo Imagem: Herman Heyenbrock / domínio público. O Carvão Mineral foi o combustível que impulsionou a Revolução Industrial. Foi ele quem alimentou as máquinas a vapor e, através destas, o homem conseguiu produzir produtos manufaturados em grandes quantidades, como tecidos, ferramentas e outras máquinas. Por intermédio das máquinas a vapor, o homem reduziu o tempo de deslocamento entre cidades e países, através dos trens e navios. Imagem: Ben Brooksbank / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. Imagem: Nicolás Pérez / GNU Free Documentation License.

Viagem no tempo No século XVIII, a energia elétrica passou a ocupar o espaço do carvão nos processos industriais. A energia elétrica era mais nobre que o carvão, pois sua conversão em outra forma de energia só era conseguida de forma muito eficiente. Imagem: MOs810 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Viagem no tempo No final do século XIX, outro energético surge para mudar o mundo: o petróleo com o uso de seus derivados. Imagem: Divulgação Petrobras / Abr / Creative Commons Attribution 3.0 Brazil. Imagem: Unisouth / GNU Free Documentation License. Imagem: Yan Kennon / domínio público.

Viagem no tempo No século XX, iniciou-se o uso em escala do Gás Natural. Ele tomou espaço do carvão nas termoelétricas, tornando-se o energético que mais cresce em utilização no mundo. Imagem: colin grice/ Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. Imagem: Kiko Alario Salom / Creative Commons Attribution 2.0 Generic.

Viagem no tempo Imagem: autor desconhecido / domínio público. Outro combustível do século XX é o Nuclear. Inicialmente como fonte de energia para a bomba atômica, depois teve sua utilização como combustível em Usinas Termonucleares. Muitos países utilizaram essa forma de energia como os EUA, França e Alemanha. Hoje, seu uso está sendo repensado. Imagem: Stefan Kühn / GNU Free Documentation License.

Energia está em tudo que nos rodeia! Imagem: Eurobas / GNU Free Documentation License. Hoje estamos cheios de Energia. Vamos Brincaaaaaar! Vou dormir para recuperar Energia para amanhã! Imagem: Dmytro.Tchystiak /  Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Imagem: Esparta /  Creative Commons Attribution 2.0 Generic. Acho que eu não estou legal. Estou sem Energia… Nessas situações, associa-se Energia à saúde ou à atividade.

Afinal, o que é ENERGIA? Energia é a capacidade de realizar trabalho. Imagem: Christopher Johnson / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. Imagem: Keith Allison / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. Energia é a capacidade de realizar trabalho.

FOTOSSÍNTESE: Processo natural de conversão de energia. luz do sol oxigênio dióxido de carbono água Imagem: At09kg / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Fontes de Energia Classificamos as Fontes de Energia em: FONTES PRIMÁRIAS – Ocorrem livremente na Natureza. Ex.: Sol, água, vento, gás natural, petróleo bruto, etc. FONTES SECUNDÁRIAS – São obtidas a partir de outras formas de energia. Ex.: eletricidade, gasolina, petróleo.

Fontes de Energia As fontes de energia primárias podem ser: FONTES RENOVÁVEIS – Renovam-se continuamente na Natureza, sendo, por isso inesgotáveis. FONTES NÃO RENOVÁVEIS - Suas reservas se esgotam, pois o seu processo de formação é muito lento comparado ao ritmo de consumo que o ser humano faz delas.

Fontes Renováveis de Energia Imagem: SolarCoordinates / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. O Sol A energia provinda do Sol pode ser utilizada para produzir: Calor: utilizando-se coletores solares. Eletricidade: utilizando-se painéis fotovoltaicos. Imagem: Emijrp / GNU Free Documentation License. Imagem: Gelpgim22 / GNU Free Documentation License. O Vento Essa energia pode ser utilizada para produzir Eletricidade através de aerogeradores.

Fontes de Energia Renováveis Imagem: Hannu / domínio público. A Água Constroem-se barragens hidroelétricas para “produzir” Eletricidade. Imagem: Chris Newman / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. A Biomassa Consiste no aproveitamento da energia acumulada nos combustíveis e em plantas com elevado teor energético.

Fontes de Energia Renováveis Imagem: Beast from the Bush / GNU Free Documentation License. Os Gêiseres O calor proveniente do núcleo da Terra faz os jatos de água quente serem expelidos, podendo assim ser aproveitado para “produzir” Eletricidade. As Marés O aproveitamento dessa energia pode ser feito através de centrais elétricas que funcionam por ação da água das marés. A diferença entre os níveis de água da maré cheia e seca, são fatores determinantes para a “produção” de Eletricidade. Imagem: Janell Blose / domínio público.

Fontes de Energia Não Renováveis Gás Natural Imagem: Stephen Friedt / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Fontes de Energia Não Renováveis Essas formas de energia são combustíveis fósseis. Uma parcela da eletricidade que utilizamos provém desses combustíveis, produzida em centrais térmicas, a partir do calor liberado pela queima deles, utilizados para moverem as turbinas das centrais. Petróleo Imagem: Thiagonegris / GNU Free Documentation License . Carvão Mineral Imagem: mattbuck / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Fontes de Energia Não Renováveis Urânio Imagem: USGS / domínio público. Também se pode produzir Energia Elétrica nas centrais nucleares. Imagem: Autor desconhecido / domínio público. Nessas centrais, a fonte de energia é normalmente o Urânio.

Formas de Energia Classificamos as Formas de Energia de acordo com os efeitos que ela produz: Energia Solar – Energia associada à radiação provinda do sol. Imagem: Robert DeMeo / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Imagem: Bangin / GNU Free Documentation License. Energia Luminosa – Energia associada à luz. Por exemplo, a luz de uma vela, de uma lâmpada, do sol, etc.

Formas de Energia Imagem: Richard Huber / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Energia Hídrica – Energia proveniente da força das águas. Imagem: Jon Sullivan / Disponibiliado por http://pdphoto.org/ / Domínio Público. Energia das Ondas – Energia associada às ondas do mar ou aos desníveis das marés altas e baixas.

Formas de Energia Imagem: Macarena Viza / Creative Commons Attribution 2.5 Generic. Energia Geotérmica – Energia associada ao calor proveniente do interior da Terra. Imagem: Nicole Gordine / Creative Commons Attribution 3.0 Unported. Energia Eólica – Energia associada ao Vento.

Formas de Energia Imagem: cbs_fan / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. Energia Sonora – Energia associada às Ondas Sonoras (SOM). Imagem: welshbabe / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. Energia Elétrica – Energia associada à Corrente Elétrica.

Formas de Energia Imagem: jason.kaechler / Creative Commons Attribution 2.0 Generic. Energia Térmica – Energia associada às trocas de calor entre corpos. Imagem: Scott Bauer / domínio público. Energia Química – Energia associada às reações químicas ou à quebra de ligações químicas existentes em toda matéria.

Formas de Energia Energia Nuclear – Energia liberada numa reação nuclear, ou seja, em processo de transformação de núcleos atômicos. Imagem: Lothar Neumann / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic. Imagem: José Reynaldo da Fonseca / GNU Free Documentation License. Energia de Biomassa – Energia associada à matéria orgânica (de origem animal ou vegetal).

Formas de Energia Imagem: Muhammad Mahdi Karim / GNU Free Documentation License. Energia Cinética – Energia associada ao movimento (diretamente proporcional à velocidade do corpo). Imagem: Hfastedge  /  GNU Free Documentation License. Energia Potencial Gravitacional – Energia associada à posição de um corpo em relação a um nível de referência.

Formas de Energia Imagem: Apoincot / GNU Free Documentation License. Energia Potencial Elástica – Energia associada a deformações elásticas (esticar uma mola, elástico, etc.). Imagem: Ellywa / GNU Free Documentation License. Energia Mecânica – Soma das Energias Potencial e Cinética de um corpo.

Mapa Conceitual da Energia Mecânica http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/04ConservacaodaEnergia/Animacao/Energia.html que modificam o que podem ser associado à definem por Energia Mecânica de um sistema físico Forças é produzida pela atuação de conservativas não está associada à por exemplo sofrem que Energia potencial gravitacional elástica elétrica Modificação reversíveis no tipo de energia Sistemas conservativos Energia potencial do sistema Forças não Sistemas não Força de atrito Transforma energia cinética ou potencial em calor irreversíveis no tipo de energia Movimento dos corpos do sistema Energia cinética dos cinética de rotação translação Mapa Conceitual da Energia Mecânica http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/04ConservacaodaEnergia/Animacao/Energia.html

Em ação, a energia se transforma de uma forma em outra. ENERGIA QUÍMICA Reações Endotérmicas Reações Exotérmicas Energia Térmica Emissão de Fótons Energia Radiante Radiólise Energia Nuclear Energia Elétrica Eletrólise Bateria Energia Mecânica Músculos Reação Pressão

Vamos Exercitar?

Exercício 01 Resposta: b) (CEFET-PR) Dentre as citadas, assinale a alternativa que contenha apenas as fontes de energia renováveis mais utilizadas no Brasil: solar, hidrelétrica e eólica. c) hidráulica, xisto e solar. d) petróleo, solar e lenha. e) álcool, eólica e solar. b) hidráulica, lenha e biomassa. Resposta: b)

Exercício 02 Resposta: a) A figura ao lado mostra um esquema simplificado de uma Usina Hidrelétrica. A respeito do funcionamento de uma hidrelétrica e dos conceitos físicos envolvidos, marque a alternativa CORRETA: Imagem: Sturm / domínio público. a) a função principal da água é fazer girar a turbina do gerador. b) a barragem serve para armazenar energia cinética da água c) na turbina do gerador ocorre a transformação de energia potencial gravitacional da água em energia elétrica d) as usinas hidroelétricas não causam impactos ambientais Resposta: a)

Exercício 03 Resposta: a) A lei da conservação da energia mecânica diz que “a energia mecânica não é criada nem destruída, ela é apenas transformada de um tipo de energia em outro”. Então, pode-se concluir que os tipos de transformação de energia que ocorrem em uma usina hidrelétrica são, respectivamente: b) Energia Cinética → Energia Potencial Gravitacional → Energia Elétrica c) Energia Cinética → Energia Elétrica → Energia Potencial Gravitacional d) Energia Cinética → Energia Elétrica a) Energia Potencial Gravitacional → Energia Cinética → Energia Elétrica Resposta: a)

Extras VÍDEOS DO YOUTUBE LABORATÓRIO VIRTUAL EXPERIÊNCIA/EXPERIMENTO Como funcionam as usinas hidrelétricas Link: http://www.youtube.com/watch?v=1QDosHWmRcM   De onde vem a Energia Elétrica Link: http://www.youtube.com/watch?v=mFmKp9a5nzY Águas Termais Link: http://www.youtube.com/watch?v=fgAURO_Zxeo LABORATÓRIO VIRTUAL Feira de Ciências Link: http://www.feiradeciencias.com.br Romero Tavares Link: http://www.fisica.ufpb.br/~romero/ EXPERIÊNCIA/EXPERIMENTO Bola e Elástico (Conservações de energia) Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_08.asp Conservação da Energia Mecânica Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_27.asp

Extras SIMULAÇÕES CURIOSIDADES LISTA DE EXERCÍCIOS Conversão e conservação da Energia Mecânica (com gráficos) Link: http://phet.colorado.edu/en/simulation/energy-skate-park-basics   Gráficos das Energias Cinética, Potencial e Mecânica Link: http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/04ConservacaodaEnergia/Animacao/Energia.html CURIOSIDADES Energias Renováveis Link: http://ifbaer.blogspot.com.br/ Estádio totalmente coberto por placas fotovoltaicas Link: http://www.ciclovivo.com.br/noticia.php/2200/estadio_taiwanes_e_totalmente_coberto_por_placas_fotovoltaicas/ Matriz Energética do Brasil Link: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAOxAAI/matriz-energetica-brasil Como funcionam as usinas hidrelétricas Link: http://ciencia.hsw.uol.com.br/usinas-hidreletricas.htm LISTA DE EXERCÍCIOS Link: http://www.cienciamao.usp.br/dados/t2k/_ciencias_cie1g41.arquivo.pdf Link: http://www.rededosaber.sp.gov.br/portais/Portals/33/arquivos/Ciencias%20da%20Natureza%20Parte%204.pdf

Bibliografia BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed. Vol. 01. São Paulo: Editora FTD, 2010. GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Ática, 2011. GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Saraiva, 2011. MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 01. São Paulo: Editora Scipione, 2011. <http://educar.sc.usp.br> Acesso em 25/06/2012. <http://pt.wikipedia.org> Acesso em 25/06/2012. <http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 25/06/2012. <http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 25/06/2012. <http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 25/06/2012. <http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 25/06/2012. <http://www.if.ufrj.br> Acesso em 25/06/2012. <http://www.infoescola.com/fisica> Acesso em 25/06/2012. <http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 25/06/2012. <http://www.sofisica.com.br/conteudos> Acesso em 25/06/2012.

Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso   2a Vinícius Bodo /  GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Usinafurnas.JPG 01/10/2012 2b Gelpgim22 / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Energ%C3%ADa_e%C3%B3lica_en_Tecn%C3%B3polis.JPG 3 Nikai / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solstice_fire_Montana.jpg 4a Herman Heyenbrock / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:1890heyenbrock.jpg 4b Ben Brooksbank / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Clapham_Junction_with_Victoria_-_Tunbridge_Wells_West_train_(steam-hauled)_geograph-2809140-by-Ben-Brooksbank.jpg 4c Nicolás Pérez / GNU Free Documentation License. http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Maquina_vapor_Watt_ETSIIM.jpg 5 MOs810 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Warta_Poznan_electric.jpg 6a Divulgação Petrobras / Abr /  Creative Commons Attribution 3.0 Brazil. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oil_platform_P-51_(Brazil)-2.jpg 6b Unisouth / Abr / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:BP_Latest_Pump_Design.jpg

Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso   6c Yan Kennon / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_110908-N-SD610-001_Seabees_assigned_to_Naval_Mobile_Construction_Battalion_(NMCB)_7,_Detachment_Jacksonville,_remove_excess_asphalt_from_an.jpg 01/10/2012 7a Kiko Alario Salom / Creative Commons Attribution 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ciclo_combinado_Plana_del_Vent.jpg 7b colin grice/ Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flaring_off_Natural_Gas_at_Westerdale_-_geograph.org.uk_-_143649.jpg 8a autor desconhecido / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nagasakibomb.jpg 8b Stefan Kühn / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nuclear_Power_Plant_Cattenom.jpg 9a Eurobas / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2009_Salon_Planete_mode_d_emploi.JPG 9b Esparta /  Creative Commons Attribution 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sleep_Tiger.jpg 9c Dmytro.Tchystiak /  Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dmytro_Tchystiak.JPG

Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso   10a Christopher Johnson / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zvonareva_Run.jpg 01/10/2012 10b Keith Allison / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bryant_about_to_dunk_2008.jpg 11 At09kg / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photosynthesis.gif 29/10/2012 14a SolarCoordinates / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png 14b Emijrp / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Placas_solares_en_la_azotea_de_la_Facultad_de_Ciencias_Econ%C3%B3micas_y_Empresariales,_Universidad_de_C%C3%A1diz.jpg 14c Gelpgim22 / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Energ%C3%ADa_e%C3%B3lica_en_Tecn%C3%B3polis.JPG?uselang=pt-br 15a Hannu / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kunda_hydroelectric_station.jpg

Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso   15b Chris Newman / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Steven%27s_Croft_Biomass_Plant_-_geograph.org.uk_-_800207.jpg 01/10/2012 16a Beast from the Bush / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lady_Knox_geiser.jpg 16b Janell Blose / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_030508-N-4302B-002_A_huge_wake_is_created_as_Ronald_Reagan_conducts_high-speed_rudder_testing,_while_completing_ship-wide_testing_of_major_ship_systems.jpg 17a Stephen Friedt /  Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Moss_Landing_natural_gas_plant.jpg 17b Thiagonegris / GNU Free Documentation License . http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bomba_Cabe%C3%A7a_de_Cavalo.jpg 17c mattbuck /  Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bridgnorth_railway_station_MMB_11_42986.jpg 18a USGS / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:UraniumUSGOV.jpg

Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso   18b Autor desconhecido / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HEUranium.jpg 01/10/2012 19a Robert DeMeo / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Actual_Sunset.jpg 19b Bangin / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Candle.jpg 20a Richard Huber / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kraftwerk_in_Sch%C3%B6ngeising.jpg 20b Jon Sullivan / Disponibiliado por http://pdphoto.org/ / Domínio Público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ocean_surface_wave.jpg 21a Macarena Viza / Creative Commons Attribution 2.5 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geiser_tatio.JPG 21b Nicole Gordine / Creative Commons Attribution 3.0 Unported. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_park.jpg 22a cbs_fan / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Horn_Speaker.jpg 22b welshbabe / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electric_Pole,_Middleton_garden,_Llanteg_-_geograph.org.uk_-_1179688.jpg

Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso   23a jason.kaechler / Creative Commons Attribution 2.0 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oxygen_Acetylene_Torch.jpg 01/10/2012 23b Scott Bauer / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Supreme_pizza.jpg 24a Lothar Neumann / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Philippsburg2.jpg 24b José Reynaldo da Fonseca / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Culltura_cana-de-a%C3%A7ucar_REFON_.jpg 25a Muhammad Mahdi Karim / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Time_passes.jpg 25b Hfastedge  /  GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pole_Vault_Sequence_5.jpg 26a Apoincot / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Master_Heon_Kim.jpg 26b Ellywa / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bungeejump_begin_Scheveningen_31_mei_2004.JPG 31 Sturm / domínio público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydroelectric_dam_portuguese.PNG