Tipos de energia e suas transformações

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Universidade de Brasília - UnB 
Faculdade da Ceilândia - FCE 
 
Disciplina: Físico-Química Aplicada à Farmácia - Turma 01 
Professor: Doutor Paulo Barboni 
Aluno: Anna Luiza Novaes Jansen Silva – 222015364 
 
Introdução 
1) Sistemas que podem ser montados e suas trocas de calor 
Na termodinâmica o universo é formado por sistemas e suas vizinhanças. Os sistemas 
que podem ser montados são: 
a. Sistema aberto – quando há troca de matéria e energia com a vizinhança; 
b. Sistema fechado – quando há somente troca de energia com a vizinhança; 
c. Sistema isolado – quando não há nem troca de matéria nem de energia com a 
vizinhança. 
Na simulação da PhET (University of Colorado) sobre formas de energia, são 
disponibilizados 4 materiais, os quais são: ferro, tijolo, água (em um recipiente aberto) e azeite 
(em um recipiente aberto). 
Por estarem em um recipiente aberto, a água e o azeite fazem parte de um sistema 
aberto, ou seja, quando aquecido a determinada temperatura, não só há aumento de calor 
(energia em trânsito) como também há perca de matéria por causa da vaporização das 
substâncias. De acordo com a simulação, a água começa a vaporizar antes do azeite, de forma 
que quando atinge um terço do termômetro utilizado nota-se o início da mudança de fase da 
água, já o azeite só é perceptível quanto todo o termômetro é preenchido. Isso pode ser 
explicado, também, pois a capacidade térmica (quantidade de calor necessária para que ocorra 
uma variação de temperatura correspondente a 1°C) do óleo é menor do que o da água, dessa 
forma, quando disponibilizado a mesma quantidade de energia, a variação de temperatura do 
óleo será maior. 
Já o Ferro e o tijolo são um sistema fechado, pois por mais que seja aquecido ou 
resfriado, recebem e liberam energia, mas não há transferência de matéria. É relevante abordar, 
também, que o tijolo varia a temperatura mais rápido do que o ferro. 
De acordo com a simulação, em estado de equilíbrio termodinâmico levando em 
consideração as substâncias com os volumes apresentados, a água possui maior energia que o 
azeite que possui maior energia que o ferro que possui mais energia que o tijolo (considerando 
os símbolos de energia). 
 
 
• Se medíssemos esta transferência de energia com um calorímetro calibrado, todos os 
sistemas que foram montados apresentariam a mesma quantidade de calor absorvido? 
Por quê? 
R.: Não, pois a quantidade de calor absorvido ou cedido é calculado como “Q=C.ΔT”, ou seja, 
depende da capacidade térmica que é diferente para cada substância. 
 
Sistemas de energia 
2) Por que nem todas as combinações acendem a lâmpada ou aquecem a água. 
Para que a lâmpado seja acesa ou a água seja aqucida, deve ocorrer uma transferência de 
enregia, de uma energia fornte que se tranformará em elétrica (acender a luz) ou térmica (que 
aquecerá a água), se algum dos processos que ligam essas tranformações for rompido não 
haverá a transformação de energia. Algumas das combinações possíveis na simulação são: 
• ACENDERÁ A LÂMPADA 
→ A energia química presente no corpo da menina adquirido por meio da alimentação e 
outras fontes de energia auxilia na energia necessária para que ela pedale, 
transformando a energia química em energia mecânica da roda da bicicleta que está 
acoplado a roda do gerador, e essa energia mecânica do gerador transforma-se em 
energia elérica que acenderá a luz quando a energia elétrica é convertida em energia 
luminosa e energia térmica (na lâmpada incadescente há maior liberação de energia 
térmica que na LED); 
 
→ Quando a torneira está aberta a água faz o moinho se movimentar gerando assim energia 
mecânica no gerador que se transformará em energia elétrica e acenderá a lâmpada 
quando essa energia é convertida em energia luminosa e térmica (na lâmpada 
incadescente há maior liberação de energia térmica que na LED); 
 
→ Quando o bule é aquecido (energia térmica), o vapor de água que sai do bule movimenta 
o moinho (energia mecânica) no gerador que transforma essa energia em energia 
elétrica e acenderá a lâmpada quando essa energia é convertida em energia luminosa e 
térmica (na lâmpada incadescente há maior liberação de energia térmica que na LED); 
 
→ A energia luminosa liberada da radiação solar é capitada pelas placas solares no gerador 
que convertem a energia luminosa em energia elétrica e acenderá a lâmpada quando 
essa energia é convertida em energia luminosa e térmica (na lâmpada incadescente há 
maior liberação de energia térmica que na LED). 
 
 
• NÃO ACENDERÁ A LÂMPADA 
→ Bicicleta, torneira ligada e o vapor do bule não acenderão a lâmpada quando o gerado 
for uma placa solar, pois essas ferramentas não emitem energia luminosa; 
 
→ Luz luminosa da radiação solar não acenderá a lampada quando o gerador for mecânico, 
no caso o moinho. Vale ressaltar que em dias com muita nuvem a placa solar pode não 
captar muito bem a energia luminosa. 
 
• AQUECERÁ A ÁGUA 
→ A energia química presente no corpo da menina adquirido por meio da alimentação e 
outras fontes de energia auxilia na energia necessária para que ela pedale, 
transformando a energia química em energia mecânica da roda da bicicleta que está 
acoplado a roda do gerador, e essa energia mecânica do gerador transforma-se em 
energia elérica que aquecerá a água quando a energia elétrica for convertida em energia 
térmica; 
 
→ Quando a torneira está aberta a queda d’água (energia mecânica) faz o moinho se 
movimentar gerando assim energia mecânica no gerador que se transformará em 
energia elétrica e aquecerá a água quando a energia elétrica for convertida em energia 
térmica; 
 
→ Quando o bule é aquecido (energia térmica), o vapor de água que sai do bule movimenta 
o moinho (energia mecânica) no gerador que transforma essa energia em energia 
elétrica e aquecerá a água quando a energia elétrica for convertida em energia térmica; 
 
→ A energia luminosa liberada da radiação solar é capitada pelas placas solares no gerador 
que convertem a energia luminosa em energia elétrica e aquecerá a água quando a 
energia elétrica for convertida em energia térmica. 
 
 
• NÃO AQUECERÁ A ÁGUA 
→ Bicicleta, torneira ligada e o vapor do bule não acenderão a lâmpada quando o gerado 
for uma placa solar, pois essas ferramentas não emitem energia luminosa; 
 
→ Luz luminosa da radiação solar não acenderá a lampada quando o gerador for mecânico, 
no caso o moinho, vale ressaltar que em dias com muita nuvem a placa solar pode não 
captar muito bem a energia luminosa. 
 
 
 
 
Estudo Dirigido - O que devemos saber para entender os Tipos de Energia e Suas 
Transformações? 
No que se baseia a Termodinâmica Química? Esta dispõe de duas leis naturais, quais 
são? Pensando no fato de que em Termodinâmica, o universo é formado por um sistema e sua 
vizinhança, reflita sobre a infinidade de exemplos de sistema que podemos perceber em nosso 
dia-a-dia. Percebem que o nosso próprio corpo se encaixa no conceito de sistema? Mais 
especificamente, este é um exemplo de sistema aberto. E como podemos mudar a energia de 
um sistema? Essa energia transferida para um sistema na forma de calor pode ser medida? 
Durante as reações químicas, quantidades de calor podem ser liberadas ou absorvidas, o que 
determinará se estas são reações exotérmicas ou endotérmicas, respectivamente. Você deve 
estar se perguntando por que precisamos saber esses assuntos, não é? Pois bem, porque a 
Termodinâmica apresenta um papel fundamental em vários aspectos de nossa vida como no 
simples ato de vivermos. Tente associar esses assuntos com o que a tarefa propõe!