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Capacidade de realizar trabalho. ➢É utilizada para satisfazer as necessidades que fazem parte da vida da humanidade iluminação, aquecimento ou resfriamento, transporte ➢ Sociedade moderna: produção e utilização de bens de consumo maior a demanda de energia ➢Energia: é um meio que será convertido em energia útil através de equipamentos ➢Eficiência do aproveitamento do recurso energético: depende do padrão tecnológico utilizado nos equipamentos de conversão ➢Uso racional da energia: • Visão global e análise de todas as etapas de conversão e transformação da energia • É alcançado quando se compara e modifica o padrão tecnológico de uso da energia para realizar um determinado serviço final Energia nuclear ➢ Energia liberada em um processo de fissão nuclear, que é quebra do núcleo de um átomo instável em dois átomos menores pelo bombardeamento de partículas como nêutrons. ➢ Exemplo: Quebra de núcleos grandes, formando núcleos menores e liberando grande quantidade de energia. ➢ Aplicações: fonte de energia para a geração de energia elétrica Energia química ➢ É a energia das ligações químicas entre os átomos. ➢ Exemplo: nos processos de combustão a energia química de materiais como gasolina, álcool, óleo combustível ou lenha e convertida em energia térmica, na forma de gases, sob altas temperaturas. ➢ Nas células a combustível, a energia química dos combustíveis é convertida em energia elétrica ➢ Nos músculos dos animais e do homem, a energia química dos alimentos é transformada em energia mecânica. Energia elétrica ➢ É originada a partir da aplicação de uma diferença de potencial entre dois pontos de um condutor, gerando uma corrente elétrica entre seus terminais. ➢ É a capacidade uma corrente elétrica de gerar trabalho. Energia Térmica ➢ Manifestação da energia na forma de calor. ➢ A energia térmica é gerada a partir da energia cinética (movimentação) das moléculas e partículas de um determinado corpo. Exemplo: se a água é aquecida, o movimento de suas moléculas será mais intenso: a energia térmica aumentará. Se a água é colocada em presença de gelo, ocorrerá uma diminuição do movimento molecular: a energia térmica diminuirá. Energia Mecânica ➢ Ocorre devido ao movimento dos corpos, ou seja, é a capacidade de um corpo de produzir trabalho. ➢ Possui duas importantes variações: Energia Mecânica Potencial; Energia Mecânica Cinética. ➢ A quantidade total de energia em sistema isolado sempre permanece constante. Em um sistema isolado a energia é conservada ➢ Em um sistema não isolado: Energia que entra = energia que sai + energia armazenada ➢ A energia pode ser transformada em outra forma de energia, mas nunca pode ser destruída Figura: casa com energia solar passiva. energia que entra = energia que sai + energia armazenada Outro exemplo é uma termelétrica à vapor. Nela, o combustível (óleo combustível ou diesel, carvão, gás natural ou biomassa) é queimado na unidade da caldeira da usina de vapor. A combustão do combustível utilizado gera calor, que aquece a água e a converte em vapor (a água ganha energia térmica). O vapor, de alta temperatura e alta pressão, é direcionado através das hélices (lâminas) de uma turbina que tem um eixo acoplado mecanicamente ao eixo de um gerador elétrico. A turbina, ao girar pela passagem do vapor, faz funcionar o gerador de eletricidade. O vapor, com temperatura e pressão rebaixadas, deixa a turbina e passa através de um condensador onde retorna à forma líquida. O condensador, por sua vez, utiliza a água fria de um rio ou lago para realizar a troca de calor e transformar o vapor em água a qual, através de bombeamento, retorna novamente para a caldeira. A água usada no condensador retorna para o rio ou lago aquecida. Figura: diagrama de blocos de uma termelétrica. Entrada de energia = saída de energia, uma vez que não ocorre armazenamento. A entrada total de energia neste sistema é obtida pela soma da energia química do combustível utilizado para o aquecimento da água da caldeira mais a energia do ar (oxigênio) para a combustão mais a energia térmica da água utilizada na refrigeração do condensador. A saída total de energia é obtida pela soma da energia elétrica gerada e exportada pela usina mais a energia térmica da água quente que deixa o condensador e a energia dos gases de combustão emitidos pela chaminé. Nenhuma energia é armazenada, já que a água retorna à caldeira com a mesma energia térmica de quando o processo foi originalmente iniciado. A equação da conservação de energia da usina é: combustãodegasessaiqueáguageradadeeletricidaentraqueáguaarlcombustíve EEEEEE ++=++ Ainda que a energia seja conservada num processo de conversão de energia, a produção de energia útil é sempre menor que a entrada de energia. Por exemplo, da energia elétrica utilizada para alimentar uma lâmpada incandescente, 4% é transformado em luz (energia útil) e os 96% restantes são perdidos (energia perdida) sob forma de calor. Diz-se então que a eficiência do processo de conversão de energia elétrica em luz é de 4%. A eficiência de um processo de conversão de energia é definida como: %100 conversãonautilizadaenergia útilenergia = A parcela de energia que não se transforma em trabalho útil é perdida sob formas não utilizáveis como calor. Processo de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica e sua eficiência No exemplo da figura, a porcentagem da energia do combustível (carvão) convertida em energia elétrica é calculada por: %2,1012,004,085,035,0lâmpadaãodistribuiçotransmissãasinu == + Eficiência de alguns sistemas e esquemas de conversão de energia Sistema/equipamento tipo de conversão eficiência Geradores elétricos mecânica-elétrica 70-99% Motor elétrico elétrica-mecânica 50-95% Fornalha à gás química-térmica 70-95% Turbina de vento mecânica-elétrica 35-50% Termelétrica com combustível fóssil química-térmica-mecânica-elétrica 30-40% Usina nuclear nuclear-térmica-mecânica-elétrica 30-35% Motor automotivo química-térmica-mecânica 20-30% Lâmpada fluorescente elétrica-luminosa 20% Lâmpada incandescente elétrica-luminosa 5% Célula solar luminosa-elétrica 5-28% Fonte:energia e meio ambiente Hinrichs & Kleinbach. Fontes Primárias Recursos energéticos disponíveis na natureza ou que dela podem ser obtidos de forma direta. Exemplos: Petróleo, Gás natural, carvão mineral, cana-de-açúcar, casca de arroz Transformação Fontes Secundárias Produtos energéticos obtidos a partir dos produtos primários por processos de transformação. Exemplos: Derivados do petróleo, do carvão mineral, derivados da biomassa. Fonte Primária Força Motriz: Energia usada em motores estacionários ou de veículos de transporte individual ou coletivo, de carga, tratores, máquinas agrícolas, de terraplenagem e de movimentação de terras. Calor de Processo: Energia Usada em caldeiras e aquecedores de água ou de fluidos térmicos. Aquecimento Direto: Energia usada em fornos, fornalhas, radiação, aquecimento por indução, condução e micro-ondas. Refrigeração: Energia usada em geladeiras, freezers, equipamentos de refrigeração e ar condicionado tanto de ciclo de compressão como de absorção. Iluminação: Energia usada em iluminação de interiores e externa. Eletroquímica: Energia usada em células eletrolíticas, processos de galvanoplastia, eletroforese e eletrodeposição. Outros Usos: Energia usada em computadores, telecomunicações, máquinas de escritório, xerografia e equipamentos eletrônicos de controle. Energia útil