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Resumo P1
Bases Conceituais da Energia (Universidade Federal do ABC)
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Bases Conceituais da Energia (Universidade Federal do ABC)
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Definição de energia- Capacidade de realizar/produzir trabalho.
Definição de trabalho- *Produto de uma força pelo deslocamento de um corpo sobre o 
qual ela age. Uma forma de se transferir/tirar energia a/de um corpo ou sistema.
W(J)=F(N) x d(m) logo 1J=1Nm
F=m(kg) x a(m/s)
A única maneira de se alterar a energia em um corpo, sem que se altere a massa(nuclear) é
por modo de um trabalho ou mudança de temperatura agindo sobre o mesmo. Caso 
contrário sua energia permanecerá constante(W + Q = 0). (1ª lei da termodinâmica)
W + Q= ΔE (soma de todas as energias envolvidas)
ΔE= Ec + Ep + Et + Ee + Eq…
Definição de potência- Fluxo de energia por tempo ou taxa em que se executa trabalho.
P(watt) = W(J)/t(s)
1 W = 1J/s e 1HP = 746W
(1W corresponde a um trabalho de um J feito em um segundo)
Outra unidade utilizada é o HP(horse-power) que equivale a 746W
*Se der um gráfico, a energia será a área do desenho formado.
Energia primária - Sem qualquer tipo de conversão...encontrada na natureza.
Energia secundária - Que vem da primária e será efetivamente utilizada pelo homem.
Fontes alternativas - Quando se troca por outra. Nem sempre por uma renovável.
Fonte renovável de energia - Pode ser reposta em curto espaço de tempo.
Fonte não renovável - A Natureza não consegue repor na velocidade que usamos.
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Segundo o BEN(balanço energético nacional)- 
Eficiência - Quanto se aproveita da energia.
η = Eutil(saida) / Eentrada ou η = Wutil(saida) / Eentrada
ηglobal = η1 x η2 x η3…. x ηn
Energia- Emec = Ecin + Egpot +Eelpot
Ecin = mv²/2
Egpot = mgh
Eelpot = kx²/2
ΔEmec=0 ou ΔEmec inicio= ΔEmec fim
Calor sensível - Ocorre sem mudança de estado, só de temperatura.
Calor latente - Não muda a temperatura mas sim o estado.
Qs = m x c(calor específico) x Δθ(variação de temperatura)
QL = m x L(da substãncia)
Energia Solar-
-Energia renovável. Ela está entre as que começam a ser estudadas como alternativa aos 
combustiveis fosseis, que além de estarem cada vez mais perto de se esgotarem causam 
grandes impactos ambientais em suas queimas. Todas as principais energias renováveis 
pesquisadas atualmente provém indiretamente da energia solar(éolica, geotérmica, marés, 
ondas, hidráulicas e biocombustíveis). 
A radiação solar é bem atenuada ao atravessar nossa atmosfera, com boa diminuição dos 
raios uv e menores que 0,3μm de onda.
Radiação solar- ondas magnéticas ou fótons que vem do sol.
Difusão atmosférica - Provoca a mudança de direção dos raios solares.
De Raylegh(molecular) - Espalha o gás da radiação em todas as direções, assim aprox. 
metade chega a superfície terrestre.
De Mie - Poeira ou aerosóis na atmosfera na mesma direção dos raios. Quase 100% chega.
 
Capacidade instalada mundial - 2,6GW(+/- 20% de Itaipú)
Aproveitamento da energia solar
Direto - Conversão da energia em uma forma aplicável.(sol atinge sup. escura e aquece, 
depois pode se aquecer a H2O)
Indireto - Conversão para tornar a energia utilizável.(módulo fotovoltaico transforma 
radiação solar em energia elétrica)
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Passivo - Não precisa de dispositivo elétrico, químico ou mecânico para utilizar a energia 
solar.(aquecimento de H2O sem dispositivos)
Ativo - Utiliza para aumentar a coleta de radiação.(anticongelantes para garantir que a água
esquente em regiões mais frias)
Térmica - Aquecimento de H2O em casas, piscinas…
Elétrica - Através de fototérmica e fotovoltaica transformam em radiação solar em energia 
elétrica.
Principais limitadores 
*Energia térmica é cara se comparada a dos combustíveis fosseis.
*Coletores planos ou tubo a vácuo são fontes de baixa entalpia então necessitam de 
grandes superfícies de aquecimento, normalmente maiores que terraços ou telhados.
*Armazenamento
Demanda mensal para aquecimento de água
Emen = Vc x Nd x ρ x Cp x (Tc - Ta)
Vc - demanda diária Cp - Calor específico
Nd - Número de dias do mês Tc - Temperatura de consumo
ρ - massa específica Ta - Temperatura média ambiente mensal
Tecnologia de geração de potência com aquecimento solar
Energia solar concentrada - CSP
*Utilizam lentes e espelhos para concentrar a energia em uma pequena área.
*Tem a vantagem sobre outras tecnologias por fornecer energia mesmo na ausência do sol.
*Altas eficiências
Tipos de CSP
Torre solar - Vários heliostastos(espelhos), são posicionados virados para um receptor 
central em uma torre, e então o liquido aquecido(como sal fundido), é usado para produzir 
vapor para gerar energia elétrica.
Refletores lineares de Fresnel - Espelhos longos e finos são usados para focalizar em um 
absorvedor fixo e o calor concentrado vai para um trocador de calor que alimenta o gerador 
de vapor.
Calha Paraólica - Superfície refletora parabólica com um tubo absorvedor posicionado ao 
longo de sua linha focal.
Prato parabólico - Utilizam pratos espelhados para concentrar a luz em um receptor central
e a energia térmica pode ser utilizada para produzir eletricidade ou ser destinada a rede de 
energia.
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 Outros tipos-
Chaminé solar-
O principal
problema é que
pra ser viável a
chaminé tem
que chegar
1000m de
altura.
Tecnologias de
geração de
potência com
aquecimento
solar 
Na Espanha: Projeto Manzanares
Possui 195 metros de altura, gera 50kW, a corrente de ar atinge
até 50km/h e a área dos coletores é 45000 m²
* Uma chaminé comercial viável tem aproximadante 1000
metros de altura
Desempenho - 
Eficiência simplificada 
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Eout é a energia do ar que sai Ein é a energia absorvida 
* Existe também um fogão solar que capta a energia do sol e seu refletor transmite os raios 
para a panela
Sistema fotovoltaico (PV) para geração de eletricidade
- Descoberto por Besquerel que viu que materias expostos à luz produziam corrente.
- Acessível ao consumo popular em 1980.
- Conversão direta da energia (não há passo intermediário como turbina ou gerador) 
do
sol emeletricidade (fotons de luz solar transferem a energia)
● É vantajoso pois: 
- existe abundância de sol em muitas regiões; 
- não polui durante o uso e a poluição da produção pode ser minimizada; 
- aplicação em lugares remotos sem a necessidade de grandes estruturas;
- baixa manutenção;
- dura mais de 20 anos;
- pode ser conectada a rede de distribuição de energia.
● E as desvantagens são: 
- custo elevado
- dias sem sol
- custo do armazenamento para ter energia em dias sem sol
- gasto de energia durante a fabricação.
* O principal material semicondutor (com características intermediárias entre um condutor e 
um isolante) é o Silício (2º elemento mais abundante no globo terrestre, e é arenoso), 
O cristal de silício puro não possui elétrons livres
A dopagem é o processo pelo qual as impurezas em uma rede cristalina de um 
semicondutor de maneira a modificar adequadamente suas propriedades físicas. 
O fósforo é um Silício tipo N (elétrons livres ou portador de cargas negativas);
O boro é um Silício tipo P (déficit de elétrons ou portador de cargas positivas livres);
Cada célula polar tem uma camada menor de
um material tipo N e uma maior de um material tipo P.
- Isso causa a geração de campo elétrico.
- A camada negativa se liga a positiva por meio
de um condutor externo, gerando a corrente
elétrica na conexão.
- Enquanto há luz, o fluxo de elétrons se
mantém, e quanto maoir a intensidade solar,
maior é a corrente produzida.
Fotossíntese, energia da biomassa
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Absorção da luz pelas plantas - As plantas absorvem principalmente os espectros violeta 
e vermelho, refletindo a luz verde. Para isso se utilizam de pigmentos, principalmente a 
clorofila. Mudanças sazonais na sua concentração ou presença de outros pigmentos podem
alterar a cor.
Tipos de clorofila- A maioria tem dois tipos(a e b), ambas com o pico de absorção no 
violeta.
A fotossíntese ocorre no interior dos cloroplastos, organelas onde está a clorofila. Embora 
tenha cloroplasto em todas as partes verdes das plantas, a parte principal de absorção está 
nas folhas(pq tem mais).
A concentração de CO2 atmosférico pode variar do dia para noite e de de acordo com
as estações do ano.
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Fases da fotossíntese
Clara (fotoquimica) - Ocorre na presença de luz
* A luz entra nos cloroplastos, entra nos pigmentos e altera as moléculas de água.
* Fotofosforilação: a molécula de clorofila libera elétrons quando é atingida pelo sol, esses
elétrons são recolhidas por aceptores que enviam a uma cadeira de citocromos e os
elétrons voltam pra clorofila, sobrando energia liberada pelos elétrons que vira o ATP
* As moléculas de agua atingidas pelo sol se quebram e liberam prótons, elétrons e
oxigênio. Os prótons viram NADPH2, o oxigênio é liberado e os elétrons voltam pra clorofila
(se for cíclica) ou não voltando e deixando os espaços vazios (se for acíclica).
* Produção de oxigênio, ATP e NADPH2 para usar na fase escura.
Escura (química) - Ocorre na presença/ausência de luz 
* A energia do ATP e do NADPH2 viram moléculas de glicose.
Biomassa- Energia que deriva de matéria viva(grãos, árvores, estrume, restos de colheita, 
lixo…).
Energia solar armazenada como energia química por meio da fotossíntese. Pode ser 
utilizada como combustível sólido, líquido e gasoso.
Processos de utilização da energia da biomassa
Bioquímico - Decomposição de matéria orgânica em um atmosfera deficiente de O2(gás 
metano, etanol e metanol)
Combustão direta - Queima da biomassa para produzir calor(eletricidade na termoelétrica 
ou um lareira)
Pirólise - Decomposição térmica de resíduos orgânicos em gás ou liquido sob altas 
temperaturas, num ambiente pobre em O2.
Biocombustíveis obtidos por fermentação
Etanol - Vem de grãos, cana, madeira, beterraba…
O da cana é o que demanda menos energia no plantio/colheita. O milho levanta 
questionamentos, pois se acredita que ele pode gastar mais energia na cutura do que 
fornecer no final.
Metanol - Vem de qualquer material que contenha carbono. Obtido a partir da destilação da 
madeira, do carvão ou do gás natural. Utilizado em carros de corrida. Não emite chamas 
quando entra em combustão.
Biodiesel - Vem de óleos vegetais em geral, removendo a goma e a glicerina do óleo, 
formando um combustível com propriedades semelhantes as do diesel. Daí o nome.
Produz aproximadamente 3und de energia/ 1 und de comb. fóssil consumida na produção.
Praticamente livre de enxofre e biodegradável.
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