O universo é estático, ou seja, nada do que o compõe sofre mudança? É claro que não. Percebe-se uma natureza em constante transformação.

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1 O universo é estático, ou seja, nada do que o compõe sofre mudança? É claro que não. Percebe-se uma natureza em constante transformação. Essas mudanças podem ocorrer naturalmente ou a partir da interação entre os corpos. Neste capítulo, abordaremos os processos de transformação provocados pela interação entre os objetos.

2 1 O que é energia? Você já percebeu que a palavra energia é utilizada em várias situações? Constantemente, ouvimos frases do tipo: O Sol é a principal fonte de energia renovável., Devemos usar a energia de forma consciente!, A conta de energia elétrica vai ficar mais cara., O computador não ligou porque faltou energia e Esses alimentos dão muita energia. O frequente uso da palavra energia pode mostrar sua importância, apesar de, muitas vezes, não ser utilizada com o correspondente significado científico. Mas o que é energia? Discuta com seus colegas e tente chegar a uma definição para energia. Não se preocupe em pesquisar sobre o assunto; apenas escreva o que lhe parece ser conveniente, baseando-se em sua experiência cotidiana. Atividade Escreva aqui o que você considera a definição energia. Não se preocupe, escreva o que você realmente acha. De acordo com a Ciência, tudo que existe no universo é, de alguma forma, Energia. É ela também que permite a evolução dos sistemas, a transformação dos corpos e o funcionamento das máquinas. Observando a natureza, é possível constatar várias manifestações dessa importante grandeza física: O Sol é a principal fonte energética da Terra. Ele nos fornece luz e calor, que são essenciais para a manutenção da vida em nosso planeta; Parte da energia emitida pelo Sol intensifica a evaporação da água dos rios e dos oceanos. Com isso, surgem nuvens que levam a água de novo para o alto das montanhas, na forma de chuvas, que alimentam as nascentes dos rios, completando o Ciclo da Água; Parte da energia emitida pelo Sol aquece o planeta e gera os padrões climáticos, as correntes oceânicas e o movimento da atmosfera; As plantas recebem parte dessa energia emitida pelo Sol e, por meio de um processo chamado Fotossíntese, converte a em um tipo de energia que fica acumulada nos alimentos de origem vegetal; Possibilidade de transformação 9

3 Os animais precisam comer os alimentos para absorverem a energia que está acumulada neles e, assim, poderem sobreviver. Essa energia é utilizada para manter os órgãos de nossos corpos em funcionamento, para conservar a nossa temperatura corporal e para nos permitir a realização das atividades diárias; Precisamos de calor para preparar alguns alimentos, e a geladeira precisa de energia elétrica para conservar os alimentos. Repare, nos exemplos anteriores, que a energia está passando de um corpo para outro, e o corpo que a recebe adquire a possibilidade de exercer ou provocar mudanças, ou seja, a energia pode ser entendida como uma espécie de combustível que pode ser transferido de um corpo para outro, possibilitando a realização de tarefas. Energia é uma das grandezas físicas que não tem definição fácil, exata e completa. Grandezas assim, que todos sabemos o que são, mas não conseguimos definir, são chamadas empíricas. É impossível dizer o que é a energia, em virtude da grande quantidade de tipos de energia que existem. Qualquer tentativa de definição dessa grandeza física deixa a desejar, pois exclui aspectos importantes das diversas maneiras em que ela pode se apresentar. Para compreendermos o significado da grandeza Energia, vamos analisá-la, avaliando suas características físicas: Energia é um termo que deriva da palavra grega ergos, cujo significado original é trabalho. Na Física, se um corpo possui energia, ele pode realizar algum tipo de transformação, tarefa, ação ou movimento. No entanto, se um corpo realiza uma tarefa, ação ou movimento, a energia desse corpo precisa de variar, aumentando ou diminuindo; Energia é uma grandeza escalar e, para a sua completa caracterização, só precisamos conhecer o módulo (intensidade) e a unidade de medida dessa grandeza; Em homenagem ao físico britânico James Prescott Joule (veja figura), a unidade de medida de energia, no sistema internacional, é o joule (J). Outra unidade de energia muito comum, em nosso cotidiano, é a caloria (cal). James Prescott Joule ( ): físico britânico. Joule estudou a natureza do calor e descobriu relações com o trabalho mecânico. 10 Capítulo 1

4 Saiba+ Para o funcionamento de nossos órgãos vitais, para respirar, para andar e, até mesmo, para comer, precisamos de energia. Mas de onde ela vem? O corpo humano absorve energia dos alimentos para suas atividades cotidianas. Mas cuidado! Os alimentos devem ser consumidos na medida certa. Quando o organismo obtém mais energia do que gasta (quando você come muito), seu peso aumenta. A obesidade geralmente é consequência de um excesso de energia no organismo em relação ao gasto. O excesso de carboidratos, por exemplo, é convertido em gordura, armazenado em células que formam o tecido adiposo. A atividade muscular é a principal forma de nosso corpo gastar energia. Metade da energia gasta por uma pessoa corresponde à sua atividade muscular. Essa produção, no entanto, varia conforme o gasto de cada pessoa. Um atleta em treino, por exemplo, gasta muito mais que uma pessoa sedentária, por isso deve comer melhor. Note que é comer melhor e não é comer mais. Isso porque cada alimento é uma fonte de energia com potencial diferente. Se você observar as embalagens de alimentos industrializados, todos eles vêm com uma tabela em que uma das grandezas discriminadas é o valor energético. Preste muita atenção nisso! Veja os exemplos de valores energéticos e gastos energéticos abaixo. Alimento Quantidade Valor energético (em kcal) Valor energético (em kj) Café com açúcar 1 xícara de 50 ml ,6 Suco de abacaxi natural 1 copo de 240 ml Biscoito recheado chocolate 1 unidade ,4 Banana 1 unidade (65g) Batata 100g ,6 Leite integral 1 copo ,2 Ovo 1 unidade ,4 Atividades (em uma hora) Energia gasta (valores aproximados em kcal/dia) Energia gasta (valores aproximados em kj/dia) Assistir aula ,2 Assistir TV Dormir (8h) Dançar Correr Nadar devagar Andar de bicicleta Obs.: 1kcal = 1000 cal e 1kJ = 1000 J (Fonte: Possibilidade de transformação 11

5 2 Classificação das fontes de energia Fontes de energia são os diferentes recursos materiais que, direta ou indiretamente, podem gerar energia. As jazidas minerais, as bacias petrolíferas, os movimentos das águas dos rios e mares, o vento e a matéria orgânica das florestas são alguns exemplos desses recursos energéticos. Há várias fontes de energia disponíveis no nosso planeta, por isso é comum classificá-las quanto: 1. à presença na natureza: com relação a essa categoria, as fontes podem ser classificadas em primárias ou secundárias. Fontes primárias de energia são recursos naturais, ou seja, são encontrados espontaneamente na natureza. O sol, os ventos, a madeira, o gás natural, o carvão mineral e o petróleo são exemplos desse tipo de fonte. Fontes secundárias de energia são recursos produzidos pelo homem, ao provocar transformações nas fontes primárias. A gasolina, o querosene, o diesel e a biomassa são exemplos de fontes secundárias. 2. à disponibilidade e risco de esgotamento na natureza: com relação a esses quesitos, as fontes podem ser classificadas em renováveis ou não renováveis. Renováveis são aquelas que, como o próprio nome diz, se renovam. Significa que elas não correm o risco de se esgotarem a curto ou a médio prazo, porque estão sendo geradas de novo, de acordo com o ciclo da natureza. Exemplos: o Sol, os ventos, a matéria orgânica e o movimento das águas. Não renováveis são aquelas que correm o risco de esgotamento em curto ou médio prazo. Isso porque, apesar de serem criadas pela natureza, demoram muitos e muitos anos para se formar e, como o consumo dessas fontes dispõe de acontecido em altíssima velocidade e quantidade, a natureza não dispõe de tempo suficiente para repor o que foi usado. Exemplos: carvão mineral, petróleo, gás natural. 3. aos impactos ambientais: nessa categoria, as fontes podem ser classificadas em limpas ou sujas. Infelizmente, ainda não há um tipo de geração de energia que não cause nenhum impacto ambiental. Então, o termo energia limpa refere-se àquela que não lança poluentes na atmosfera e que provoca poucos impactos na natureza, somente nos locais de instalação das usinas. Energia suja é aquela que provoca danos ao meio ambiente ou à saúde dos seres vivos. Recebe esse nome porque gera poluição. Além de serem caras, são fontes não renováveis e as principais causadoras do aquecimento global do planeta e das mudanças climáticas. 12 Capítulo 1

6 Algumas fontes de energia A seguir, há uma relação dos principais tipos de energia disponíveis no planeta, com suas classificações, utilizações, vantagens e desvantagens. Solar A energia solar, como o próprio nome indica, é aquela que vem do Sol. Essa é principal fonte energética da Terra e pode ser classificada como primária, renovável e limpa, pois existe em abundância, não causa poluição e não agrava o efeito estufa. Por meio de placas solares, essa radiação é captada e utilizada para produção de energia elétrica e para aquecimento. No entanto, é pouco utilizada no mundo, pois a instalação dessas placas tem custo elevado. Eólica É a energia gerada a partir do vento. Grandes hélices (como aquelas dos helicópteros) são instaladas em áreas abertas, com boa incidência de ventos. O movimento dessas hélices gera eletricidade. Para utilizar a energia eólica, é preciso que a região tenha abundância de ventos intensos e regulares. O vento é uma fonte de energia primária, renovável e limpa, porém, ainda pouco utilizada. A instalação desse tipo de usina pode causar alteração na paisagem, poluição sonora, interferência em transmissões de rádio e televisão, além de ameaça aos pássaros. Também exige a construção de redes de distribuição de energia elétrica. Possibilidade de transformação 13