Conceitos+Básicos+II+-+Eletricidade+e+Energia

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Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Apresentar as definições de energia, apontando as formas, o local onde 
elas se encontram na natureza e quais as relações existentes entre elas, 
bem como apresentar noções gerais sobre eletricidade. 
 
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Ao final desta aula você deverá ser capaz de: 
 Definir corrente, tensão, potência e energia; 
 Comparar as definições de energia de acordo com o senso comum e 
com ciência; 
 Identificar os recursos e as fontes de energia; 
 Identificar quais as formas de energia existentes e as possíveis 
relações existentes entre elas; 
 Reconhecer as leis de conversões energéticas e suas possíveis 
transformações. 
 
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 Conceitos básicos de hidráulica e termodinâmica. 
 
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 Energia e Eletricidade 
 
 
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Energia e Eletricidade 
 Conceitos e Fundamentos 
 
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 Energia e Eletricidade 
 
 
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Sol, vento, água fresca... 
Começamos nossa aula em um momento de relaxamento. Imagine que você 
está caminhando em uma praia com seus amigos. Faz calor, mas uma brisa fresca 
refresca seu rosto enquanto você sente a areia sob seus pés. Gostou? 
Agora pense: você sabe o que é energia? Você conhece as fontes de energia 
existentes? Você sabe como elas atuam em sua vida? 
Antes de começar a pensar em todas as suas respostas para essas perguntas, 
leia o trecho a seguir e observe as imagens. 
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Os hidratos de carbono são a principal fonte de energia alimentar em todo o mundo. 
As principais fontes de hidratos de carbono na alimentação do homem são os cereais, 
raízes, tubérculos, leguminosas, vegetais e frutos e produtos lácteos. 
Fonte: http://webleones.home.sapo.pt/alimentacao.html 
 
 
 Figura 1- chama de um fogão Figura 2 – exercício físico Figura 3 – crianças lendo Figura 4 – planta germinando 
 
Observando atentamente as figuras e lendo o trecho proposto, com certeza você 
os relacionou ao tema central de nossa aula: energia. Quando usamos nossos 
músculos em um exercício físico, quando acendemos o queimador de nosso fogão 
para preparar uma refeição, quando nos alimentamos e até mesmo quando estamos 
lendo um livro, estamos usando energia. A energia está presente em nosso dia a dia, 
nas mais variadas formas e é isso que veremos no decorrer desta aula. 
O fato é que sem energia não haveria vida em nosso planeta e o ser humano, 
único ser racional, sempre busca explicações para os fenômenos que o cercam. Hoje 
graças à extensão do campo dos estudos energéticos, é possível fazer um 
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levantamento do uso da energia desde a utilização de recursos naturais até a energia 
ligada às modernas tecnologias. A abordagem do tema pode acontecer de forma mais 
técnica ou pode também relacionar assuntos ligados aos temas socioeconômicos, 
ambientais e até mesmo ao aspecto histórico desde sua evolução até resultado futuros. 
Mas você deve estar se perguntando: Quais seriam esses recursos naturais geradores 
de energia? Como a energia está ligada às modernas tecnologias? O que os temas 
socioeconômicos têm a ver com isso? 
Como você pode observar, as figuras apresentadas já respondem às questões 
levantadas anteriormente. O sol, a água, o vento, as árvores e outros recursos naturais 
estão ligados diretamente à geração de energia. Mais adiante você terá maiores 
explicações sobre outros tipos de recursos naturais. 
A energia pode ser gerada não somente por recursos naturais, mas também por 
meio de modernas técnicas. Como exemplo de um artefato tecnológico moderno, 
utilizado na geração de energia, podemos citar os painéis fotovoltaicos que, apesar de 
aproveitarem a energia solar, um recurso natural, utilizam um sistema moderno, no 
qual os painéis ou módulos solares são formados por células fotovoltaicas que 
convertem a energia da luz em eletricidade. A luz é formada por fótons, partículas de 
energia luminosa, que ao se chocarem com as células causam a transferência desta 
energia aos elétrons. Esses elétrons constituem a cadeia atômica das substâncias que 
compõem a célula fotovoltaica, formando corrente (medida em ampère) e o campo 
elétrico da célula cria a voltagem (medida em volts). Com ambos temos a potência (em 
watts). As células fotovoltaicas são construídas em materiais semicondutores e grades 
metálicas para coletar elétrons e transferi-los à parte externa. Recebe uma camada de 
material transparente para encapsular e selar o conjunto de intempéries e outra 
camada antirreflexiva, impedindo que a luz seja desperdiçada na reflexão. 
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Figura 5 - Placa fotovoltaica 
Quanto aos fatores socioeconômicos ligados à energia, podemos citar como 
exemplo o caso das cidades de Macaé e Rio das Ostras. A exploração de petróleo na 
Bacia de Campos, além de favorecer a ida de especialistas da área de extração para 
essas duas cidades, beneficiou também o setor da construção civil, o número de 
serviços ligados a essa atividade e também a mão de obra de todos os serviços 
urbanos. 
Pois bem, depois de todas essas informações, você saberia definir o que é 
energia? Sim? Não? Acho que posso começar a trilhar um caminho para você. 
Isso é energia! 
Poucas palavras suportam tantos sentidos e definições como energia. Entre as 
muitas definições de energia existentes na história do conhecimento científico, temos a 
definição de Aristóteles que, em sua obra Metafísica, define energia como uma 
realidade em movimento. 
Na definição moderna, desenvolvida em meados do século XIX, juntamente com 
a Termodinâmica, energia adquiriu o sentido de variedades de fenômenos físicos. A 
definição mais usual, que quase corresponde ao senso comum e é encontrada em 
muitos livros, afirma que “energia é a medida da capacidade de efetuar trabalho”. 
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Quem foi Aristóteles? 
De todos os grandes pensadores da Grécia antiga, 
Aristóteles (384-322 a.C.) é considerado um dos maiores 
pensadores de todos os tempos. Até hoje o modo de 
pensar e produzir conhecimento deve muito ao filósofo. Foi 
ele o fundador da ciência que ficaria conhecida como 
lógica e suas conclusões nessa área não tiveram 
contestação alguma até o século 17. Sua importância no 
campo da educação também é grande, mas de modo 
indireto. Poucos de seus textos específicos sobre o 
assunto chegaram a nossos dias. A contribuição de 
Aristóteles para o ensino está principalmente em escritos 
sobre outros temas. Aristóteles prestou contribuições 
importantes em diversas áreas do conhecimento humano, destacando-se: ética, política, 
física, metafísica, lógica, psicologia, poesia, retórica, zoologia, biologia, história natural. É 
considerado por muitos o filósofo que mais influenciou o pensamento ocidental, a 
exemplo das palavras que ele criou e que passaram para quase todas as línguas 
modernas (atualidade, axioma, categoria, energia, essência, potencial, potência, tópico, 
virtualidade. 
Fontes: 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Arist%C3%B3teles 
http://revistaescola.abril.com.br/historia/pratica-pedagogica/aristoteles-428110.shtml 
 
Figura 6 - Aristóteles 
 
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O que é Termodinâmica? 
 
Figura 7 - Típicosistema termodinâmico, mostrando entrada de 
uma fonte de calor (caldeira) na esquerda e saída para um redutor 
de calor (condensador) na direita. Trabalho é extraído, neste 
caso, por uma série de pistões 
A Termodinâmica (do grego, therme, significa "calor" e dynamis, significa "potência") 
é o ramo da Física que estuda os efeitos da mudança em temperatura, pressão e volume 
em sistemas físicos na escala macroscópica. Grosso modo, calor significa "energia" em 
trânsito, e dinâmica se relaciona com "movimento". Por isso, em essência, a 
Termodinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento. 
Historicamente, a Termodinâmica se desenvolveu pela necessidade de aumentar a 
eficiência das primeiras máquinas a vapor. 
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A2mica 
Porém se investigarmos a fundo essa definição, perceberemos que ela se aplica 
apenas a alguns tipos de energia, como a mecânica e a elétrica, que a princípio, são 
conversíveis em outras formas de energia. Mas então a qual tipo de energia essa 
definição não se aplica? Ela perde o sentido quando aplicada ao calor, pois esta forma 
de energia é apenas parcialmente convertida em trabalho. 
Você deve estar se perguntando: então qual a melhor, ou a mais correta 
definição de energia? E essa pergunta eu posso te responder. A definição, que pode 
ser considerada mais correta, foi proposta em 1872 por Maxwell, e afirma que “energia 
é aquilo que permite uma mudança na configuração de um sistema, em oposição a 
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uma força que resiste a esta mudança”. 
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Quem foi James Clerk Maxwell? 
James Clerk Maxwell nasceu em Edimburgoa, 
Escócia a 13 de Junho de 1831 e morreu em 5 de 
Novembro de 1879, Cambridge, Inglaterra. Maxwell 
foi um físico e matemático britânico. Ele é mais 
conhecido por ter dado a sua forma final à teoria 
moderna do eletromagnetismo, que une a 
eletricidade, o magnetismo e a óptica. Esta é a 
teoria que surge das equações de Maxwell, assim 
chamadas em sua honra e porque ele foi o primeiro 
a escrevê-las juntando a Lei de Ampère, por ele 
próprio modificada, a Lei de Gauss, e a Lei da 
indução de Faraday. Maxwell demonstrou que os 
campos elétricos e magnéticos se propagam com a velocidade da luz. Ele apresentou 
uma teoria detalhada da luz como um efeito eletromagnético, isto é, que a luz 
corresponde à propagação de ondas elétricas e magnéticas, hipótese que tinha sido 
posta por Faraday. Demonstrou em 1864 que as forças elétricas e magnéticas têm a 
mesma natureza: uma força elétrica em determinado referencial pode tornar-se 
magnética se analisada noutro, e vice-versa. Ele também desenvolveu um trabalho 
importante em mecânica estatística, tendo estudado a teoria cinética dos gases e 
descoberto a chamada distribuição de Maxwell-Boltzmann. Maxwell é considerado por 
muitos o mais importante físico do séc. XIX, o seu trabalho em eletromagnetismo foi a 
base da relatividade restrita de Einstein e o seu trabalho em teoria cinética de gases 
fundamental ao desenvolvimento posterior da mecânica quântica. 
Fonte: http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc/Biografias/Maxwell/Maxwellbio.html 
Esta definição refere-se à mudança de condições, à alteração do estado de um 
sistema (quando digo sistema, quero me referir à região de interesse, delimitada 
fisicamente ou não, excluindo, dessa forma, tudo o que está fora dessa região) e inclui 
duas ideias importantes: (1) as modificações de estado implicam em vencer 
resistências; e (2) é justamente a energia que permite obter estas modificações de 
estado. Ou seja, para elevar uma massa até uma determinada altura, aquecer ou 
esfriar um volume de gás, transformar uma semente em planta, converter minério em 
Figura 8 - James Clerk Maxwell 
 
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ferramentas, jogar futebol, ler este texto, sorrir, enfim, qualquer processo que se 
associe a alguma mudança, é necessária a obtenção de fluxos energéticos. 
 
Eu posso sentir... 
Mais importante que definir energia é perceber a existência dela, é sentir a 
energia, é saber que a energia é a causa e a origem primeira de todas as mudanças. 
Depois de todas as informações apresentadas, acredito que você deva estar 
achando um pouco mais simples entender as permanentes mudanças que acontecem 
em nosso mundo. Boa parte das leis físicas que governam o mundo natural são, no 
fundo, variantes das leis básicas dos fluxos energéticos, as eternas e inescapáveis leis 
de conservação e dissipação que estruturam todo o Universo, desde o micro ao 
macrocosmo. 
Como primeiro exemplo de um conceito associado à energia, podemos citar o 
conceito da potência que corresponde ao fluxo de energia no tempo, ou seja, a 
variação do tempo associada à alteração do estado de um sistema. Ao se tratar de 
fluxos de energia em processos humanos e econômicos, o tempo é um fator essencial. 
 
Figura 9 - Madeira queimando 
 
 
Figura 10- Ferrugem 
 
 
Nas figuras apresentadas anteriormente você pode observar dois processos de 
oxidação: a queima da madeira e a formação de ferrugem. O primeiro processo mostra 
a formação de um combustível, processo no qual a oxidação acontece em um curto 
espaço de tempo, já no segundo exemplo, a formação de um resíduo, a ferrugem, 
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acontece lentamente. Ambos são processos energéticos, mas de sentido totalmente 
diverso devido às distintas taxas ou velocidades nas quais ocorrem. 
Relacionando o conceito de potência ao de energia, de forma mais direta, 
podemos dizer que potência é a grandeza que determina a quantidade de energia 
concedida por uma fonte a cada unidade de tempo. Em outros termos, potência é a 
rapidez com a qual certa quantidade de energia é transformada. 
Geralmente as demandas energéticas são medidas em kWh (quilo Watt por 
hora), kJ (quilo Joule) ou kcal (quilo caloria), mas sob uma imposição de tempo, ou 
seja, com dado requerimento de potência, avaliada em kW. 
Uma sociedade moderna, que busca atender suas demandas energéticas de 
forma rápida é tão insaciável em potência quanto em energia. 
As formas da energia 
Se formos considerar a energia como capacidade de promover mudanças de 
estado, podemos encontrá-la representada, fisicamente, de diversas formas. De uma 
maneira geral, um potencial energético é o produto obtido por meio de uma variável da 
quantidade considerada e uma variável da disponibilidade de conversão entre formas 
energéticas. Desta forma, podemos concluir que potencial energético é a capacidade 
potencial de se obter energia. É importante ressaltar que apenas nos processos de 
conversão é identificada a existência de energia, a qual se apresenta como calor ou 
como trabalho. 
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Calor é o fluxo energético decorrente da diferença de temperatura, correspondente 
a uma variação desordenada, enquanto que trabalho é um processo equivalente à 
elevação de um peso, e este é correspondente a uma variação ordenada de energia. 
Pode ser que ainda não estejam muito claros para você alguns conceitos e 
algumas definições sobre as formas de energia existentes, por isso, a partir desse 
momento irei apresentá-las. 
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Fundamentais para o processo básico de conversão de energia no Universo, em 
nível atômico, podem ser identificadas as energias nuclear e atômica. 
A energia nuclear resulta da fusão dos núcleos de átomos 
leves, como do hidrogênio, em um processo físico onde ocorre 
uma diferença de massa, entreos reagentes e os produtos de 
reação, que corresponde a significativas quantidades de energia 
liberada. Trata-se de um processo de sedutoras possibilidades 
para a geração de energia comercial, mas de difícil controle e, 
na atualidade na escala das realizações humanas, sua única 
aplicação tem sido destrutiva, como nas bombas de hidrogênio. 
Já a energia atômica relaciona-se com processos de 
fissão de átomos pesados, como urânio, tório e plutônio4 em 
decorrência da instabilidade natural ou provocada de alguns 
de seus isótopos. Tais materiais tendem a converter-se em 
outros materiais com número atômico mais baixo com 
liberação de energia devido à perda de massa observada. 
Figura 11- Símbolo da 
energia nuclear 
Figura 12 - Explosão de uma 
bomba de hidrogênio 
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Figura 13 - Tabela periódica 
Urânio 
O urânio (homenagem ao planeta Urano) é um elemento químico de símbolo U e de 
massa atômica igual a 238 u apresenta número atômico 92 (92 prótons e 146 nêutrons). 
À temperatura ambiente, o urânio encontra-se no estado sólido. É um elemento metálico 
radioativo pertencente à família dos actinídeos. Foi descoberto em 1789 pelo alemão 
Martin Heinrich Klaproth. Foi o primeiro elemento onde se descobriu a propriedade da 
radioatividade. O Urânio é utilizado em indústria bélica (bombas atômicas e espoleta para 
bombas de hidrogênio) e como combustível em usinas nucleares para geração de 
energia elétrica. 
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A2nio 
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Tório 
O tório (homenagem ao deus escandinavo da guerra Tor) é um elemento químico 
de símbolo Th e de número atômico igual a 90 (90 prótons e 90 elétrons), com massa 
atômica aproximada de 232,0 u. À temperatura ambiente, o tório encontra-se no estado 
sólido. Foi descoberto em 1828 por Jöns Jacob Berzelius. O tório é um metal natural, 
ligeiramente radioativo. Quando puro, o tório é um metal branco prateado que mantém o 
seu brilho por diversos meses. Entretanto, em presença do ar escurece lentamente 
tornando-se cinza ou, eventualmente, preto. O óxido de tório (ThO2), também chamado 
de “tória”, apresenta um dos pontos de ebulição mais elevados (3300°C) de todos os 
óxidos. Quando aquecido no ar, o metal de tório inflama-se e queima produzindo uma luz 
branca brilhante. 
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/T%C3%B3rio 
 
Plutônio 
O plutônio é um elemento químico de símbolo Pu e de número atômico igual a 94 
(94 prótons e 94 elétrons). À temperatura ambiente, o plutônio encontra-se no estado 
sólido. Tem aparência de prata e adquire um aspecto amarelado quando oxidado. É 
quimicamente reativo. É atacado por ácidos como o clorídrico concentrado. Apresenta 
seis variedades alotrópicas com diferentes estruturas cristalinas. É um poderoso emissor 
de partículas alfa. Um pedaço grande pode aquecer o suficiente para ferver água. É 
extremamente perigoso para a saúde. Só pode ser manuseado com equipamentos e 
proteções especiais. Precauções devem ser inclusive tomadas para evitar formação 
acidental de massa crítica. 
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Plut%C3%B4nio 
 
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Energia Atômica 
Quer saber mais sobre energia atômica? Então acesse o site 
http://ciencia.hsw.uol.com.br/bomba-nuclear.htm e veja considerações e informações 
importantes sobre o que ela é capaz. 
A energia resultante destes processos também é elevada e se apresenta, 
essencialmente, como calor. Como o controle dessas reações tem sido conseguido, 
além das bombas atômicas, a energia da fissão tem sido empregada como fonte 
energética para geração de energia elétrica e para mover navios e submarinos, 
mediante ciclos térmicos. 
A dependência entre a variação de massa observada nos processos de fusão 
nuclear, ou fissão atômica, e a energia liberada é dada pela conhecida expressão 
proposta em 1922 por Einstein: 
 ( 1 ) 
Onde: 
m = diferença de massa na reação 
c = velocidade da luz 
 
 
Em se tratando de energia química, apresenta grande interesse graças as suas 
reações químicas e liberação de energia acumulada na forma de ligações entre os 
átomos e moléculas. Para exemplificar a extensa aplicação da energia química, 
podemos tomar como modelo a energia dos combustíveis. As reações espontâneas e 
as ligações químicas existentes nas moléculas dos reagentes contêm mais energia do 
que as ligações observadas nas moléculas dos produtos. A energia química de 
Figura 14 - Einstein 
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materiais como gasolina, álcool, óleo combustível e lenha é convertida em energia 
térmica, na forma de gases, sob alta temperatura. 
 O conteúdo energético dos combustíveis é 
medido por seu Poder Calorífico, um parâmetro que 
fornece a quantidade de calor disponível por unidade 
de massa ou de volume do combustível. 
Você sabia que para disponibilizar a energia 
química dos combustíveis, além das tecnologias 
empregando combustão, existem, na atualidade, 
perspectivas promissoras para as técnicas de 
conversão direta? Pois então, essas técnicas são aplicadas nas chamadas células de 
combustível, e elas produzem diretamente energia elétrica a partir de combustíveis, 
com alta eficiência, mediante reações isotérmicas a temperaturas relativamente baixas. 
As reações nos músculos de homem, assim como também nos músculos dos 
animais, acontecem graças à transformação da energia química dos alimentos, uma 
espécie de combustível, em energia mecânica nos músculos para suas atividades 
vitais, em processos de baixa temperatura. 
E a tão falada energia elétrica? O que se pode dizer sobre ela? 
 
 
Figura 16 – relâmpago Figura 17 – capacitores Figura 18 – Torre Eiffel 
 
Embora seja correto considerar a existência de energia elétrica nas cargas 
estacionárias, como se observa nas nuvens eletricamente carregadas e na ameaça de 
uma descarga atmosférica ou ainda nos capacitores elétricos, a energia elétrica é mais 
frequentemente associada à circulação de cargas elétricas por meio de um campo de 
Figura 15 - Também nas baterias químicas 
e nas pilhas elétricas se observam 
processos envolvendo energia química e 
eletricidade 
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potencial elétrico. Dessa forma, ela é definida pelo produto entre a potência elétrica e o 
tempo durante o qual esta potência se desenvolve. Por sua vez, a potência elétrica é 
dada como o produto entre a corrente e a tensão medida entre os dois pontos no qual 
circula tal corrente. Os dois tipos básicos de corrente elétrica são a corrente contínua, 
quando seu valor é constante com o tempo, como ocorre nas baterias, ou a corrente 
alternada, que varia de modo senoidal com o tempo, no caso brasileiro e americano 
com frequência de 60 Hz, enquanto na Europa adota-se 50 Hz. A corrente alternada é 
mais usada por ser a forma mais simples para produzir, transportar e utilizar em 
motores elétricos. 
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No caso particular da corrente alternada trifásica, onde uma carga é alimentada por 
três condutores com corrente alternada equilibrada, a potência fornecida é dada pela 
expressão abaixo: 
3..IVPel 
 ( 2 ) 
Onde: V e I correspondem respectivamente à tensão entre as fases e à corrente em 
uma das fases. Outra particularidade importanteda corrente elétrica alternada é a 
possibilidade de separar sua potência em dois componentes básicos: a potência ativa, 
associada às cargas de caráter resistivo e, portanto à sua efetiva utilização, e a potência 
reativa, decorrente a formação periódica de campos elétricos e magnéticos no circuito, 
sem efeito útil. 
A energia térmica, às vezes equivocadamente denominada de calor, pode 
apresentar-se essencialmente de duas formas: radiação térmica ou energia interna. 
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Figura 19 – Energia térmica 
Como radiação térmica, por exemplo, na radiação solar, a energia térmica não 
apresenta qualquer meio material de suporte, já que se trata de uma radiação 
eletromagnética, com proporção e distribuição de quantidade de radiação térmica, dada 
basicamente em função da temperatura do corpo emissor. 
Na figura seguinte, você poderá perceber como acontece a distribuição de 
quantidade de radiação térmica para corpos a duas temperaturas diferentes. É possível 
observar, também, que a radiação térmica é de fato uma potência e a energia 
associada pode ser determinada por sua integral no tempo. 
 
 
Figura 20 - Distribuição espectral da radiação térmica 
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A energia interna corresponde à capacidade de promover mudanças, associada 
à agitação térmica de um material, que pode ser medida por sua temperatura. No caso 
de sistemas monofásicos, onde a variação de energia interna implica em variação de 
temperatura, o calor específico expressa a relação entre esta energia e a variação de 
temperatura. No caso de sistemas em mudança de estado (fusão, evaporação, etc.) e, 
portanto, com duas fases calor latente indica esta variação isotérmica. Nomes como 
calor latente e calor específico, ainda hoje extensamente usados, são uma lembrança 
do tempo em que se acreditava, equivocadamente, que calor era armazenado nas 
substâncias. Particularmente para gases, a variação da energia interna 
U
relaciona-
se com a variação da temperatura 
T
através do Calor Específico ao volume 
constante, como mostra a expressão a seguir. 
 
VC
= 
VT
U








 ( 3 ) 
A transferência de energia interna de um corpo para outro se dá mediante os 
processos de condução de calor, quando a energia flui por meios estáticos, ou 
processos de convecção térmica, quando o fluxo de energia está necessariamente 
associado à movimentação de um fluido, que pode ocorrer de modo forçado ou natural; 
nesse último caso com o escoamento sendo uma decorrência das variações de 
densidade do fluido em função da temperatura. 
Quer um exemplo muito simples dessa variedade de processos energéticos? Dê 
uma olhada na figura que segue. 
 
Figura 21 – Panela sobre chama 
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Uma panela com água, aquecida na chama de um fogão a gás é um 
interessante exemplo dessa variedade, envolvendo desde a combustão do gás até a 
acumulação de energia na água. 
Outra forma energética com importantes variações é a energia mecânica, que 
pode ser potencial ou cinética. No primeiro caso, a energia mecânica associa-se 
diretamente a uma força estática e pode ser potencial elástica, tal como se acumula em 
molas ou em gases comprimidos, ou gravitacional, dependendo da posição de uma 
massa em um campo gravitacional. Um bom exemplo desta última forma de energia é 
a energia hidráulica na água acumulada em uma represa. A potência associada à 
utilização de energia hidráulica pode ser definida pela expressão a seguir: 
 
hidrP
= 
hV 
 (4) 
onde 

 corresponde ao peso específico da água, V à vazão volumétrica e 
h
à 
altura disponível da queda. A energia mecânica cinética, que se associa à inércia das 
massas em movimento, pode considerar velocidades lineares, como é o caso da 
energia eólica, ou movimentos rotacionais, como dos volantes de inércia. 
O que você está achando sobre as formas de energia apresentadas? São 
muitas? Pois tenho mais uma informação para lhe dar: as formas anteriormente 
apresentadas não esgotam todas as maneiras de se considerar a energia; sempre 
existirão outras formas quando houver possibilidade de promover alguma mudança de 
estado. 
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Você ficou curioso para conhecer outras formas de promover mudança de estado de 
um sistema e ao mesmo tempo gerar energia? Então busque na área MATERIAL DE 
CONSULTA o arquivo As formas de Energia, e saiba mais sobre o assunto. Lá você 
também encontrará tabelas que apresentam valores de energia e potência para 
processos reais, naturais ou tecnológicos. As variáveis energéticas apresentadas nas 
tabelas permitem traduzir em uma mesma linguagem, fenômenos aparentemente sem 
qualquer semelhança. Confira! 
 
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Conversões Energéticas: as Leis 
"Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma". Lavoisier 
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Quem foi Lavoisier? 
Em 26 de agosto de 1743 nasceu o químico francês Antoine Laurent 
de Lavoisier. Em 1764 graduou-se em direito, mas nunca exerceu a 
profissão. Lavoisier tinha um grande interesse pelas ciências, talvez o 
direito tenha perdido um bom advogado, mas a química ganhou um de 
seus mais célebres cientistas. Em 1768 associou-se à Ferme Générale, 
uma organização de financistas que, através de um convênio com o 
governo, exercia o direito de coletar impostos relativos a um grande 
número de produtos comerciais. A cobrança de impostos era altamente 
repressiva, pois a nobreza e o clero estavam isentos de impostos. Estes 
eram pagos por aqueles que não eram nem da nobreza nem do clero, ou 
seja, os que pertenciam às classes sociais inferiores. Esse sistema não 
era só opressivo, era também corrupto. A ligação de Lavoisier com a Ferme Générale e seu 
envolvimento com o governo monárquico eram muito malvistos pela população e não passaram 
despercebidos no clima conturbado da França pré-revolucionária. Essa associação acabaria por 
custar-lhe a vida. Lavoisier foi preso e acusado de peculato (desvio de dinheiro público). Julgado 
culpado, foi conduzido à guilhotina e executado em 8 de maio de 1794. Comenta-se que, no dia 
seguinte, o famoso matemático Joseph-Louis Lagrange teria dito: "Não necessitaram senão de um 
momento para fazer cair essa cabeça e cem anos não serão suficientes para reproduzir outra 
semelhante". Lavoisier é conhecido como o introdutor da Química Moderna. Em 1789 lançou uma 
publicação que é considerada o marco da Química Moderna, "Tratado Elementar da Química", que 
logo foi traduzido para várias línguas. A frequente utilização da balança o levou à descoberta da 
importância fundamental da massa da matéria em estudos químicos, o que fez concluir que a soma 
das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos de uma reação, a famosa "Lei 
da conservação das massas". Lavoisier criou uma nomenclatura das substâncias químicas 
semelhante à que ainda está em uso; surgiram, assim, os compostos do oxigênio, enxofre e fósforo, 
respectivamente. Deve-se a ele também a conclusão de que a água é uma substância composta, 
formada por hidrogênio e oxigênio. A partir da publicação do "Tratado Elementar da Química" até o 
dia de sua morte, ele se dedicou ao estudo da fisiologia, realizando, entre outras, pesquisas 
relativas à respiração e à transpiração. 
Fonte: http://www.cdcc.usp.br/quimica/galeria/lavoisier.html 
Figura 22 - Antoine 
Laurent LavoisierConceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
20 
Você deve estar se perguntando o motivo pelo qual a tão famosa frase de 
Lavoisier, químico francês, está introduzindo este nosso capítulo. Acredito que, a essa 
altura de nossos estudos, você já deve estar relacionando essa frase com o conteúdo 
apresentado. Se ainda não fez essa relação, pense agora! 
Pronto! Com certeza você conseguiu realizar esse trabalho mental. Você pode 
muito bem concluir que é através dos processos de transformação que são geradas as 
diversas formas de energia. Pois bem, vamos dar prosseguimento às explicações. 
Semelhante às transformações que ocorrem na natureza, de acordo com a frase 
de Lavoisier, nos potenciais energéticos, sempre entendidos como potenciais para 
promoção de mudanças, existe também a possibilidade de inter-conversão, ou seja, 
uma forma energética que pode, eventualmente, ser convertida em outra, de modo 
espontâneo ou intencional, permitindo nesse último caso adequar-se a alguma 
utilização desejada. Frequentemente se empregam as expressões “processos de 
geração de energia” ou “sistema de consumo de energia”, quando o mais correto seria 
falar em “processos de conversão de energia”. 
A figura a seguir apresenta as principais formas de conversão entre seis formas 
básicas de energia (adaptado de Tronconi, 1987), podendo se observar que, enquanto 
alguns processos foram desenvolvidos e aperfeiçoados pelo homem, outros só são 
possíveis mediante processos naturais, como a conversão energética muscular e a 
fotossíntese. 
 
Figura 23 - Processos de conversão energética 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
21 
Quaisquer que sejam os sistemas considerados e as formas de energia 
envolvidas, todos os processos de conversão energética são regidos por duas leis 
físicas fundamentais, que constituem efetivamente a estrutura essencial da ciência 
energética. A História da Ciência se refere frequentemente ao caráter revolucionário 
destas formulações e à dificuldade de sua assimilação pelos estudiosos ao longo do 
tempo, como decorrência do impacto de seus conceitos. Estas relações físicas de 
enorme importância, que se sustentam apenas pela observação de processos reais 
desde o microcosmo até a escala das estrelas, são apresentadas a seguir. 
A Lei da Conservação da Energia 
A Lei de Conservação de Energia é a primeira lei básica segundo a qual a 
energia não se cria nem se destrói, salvo nos casos em que ocorrem reações atômicas 
ou nucleares e então podem se observar transformações de massa em energia. 
Assim, pode-se mostrar que a soma da energia e da massa do universo é uma 
constante. Como na grande maioria das situações, tal dualidade massa-energia não 
precisa ser considerada, é suficiente afirmar que, em um dado período de tempo, a 
somatória dos fluxos e estoques energéticos em um processo ou sistema é constante, 
como se apresenta na expressão abaixo; 
 
 entraE
 = 
 saiE
+ 
sistemaE
 (5) 
Para um processo em regime permanente, no qual não ocorrem variações no 
tempo, não ocorrerão variações de estoque, 
sistemaE
, e, naturalmente, a soma dos 
fluxos energéticos na entrada e na saída devem ser iguais. Esta situação tem grande 
interesse prático, pois na maioria dos casos estamos interessados em sistemas 
operando em condição normal ou estável. 
A Lei da Conservação de Energia também é conhecida como Primeira Lei da 
Termodinâmica e ela permite efetuar balanços energéticos, determinar perdas, 
quantificar fluxos energéticos, etc. Baseia-se também nesta lei, o conceito de 
desempenho ou eficiência energética de um sistema energético, 
energ
, relacionando o 
efeito energético útil com o consumo energético no sistema, como pode ser observado 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
22 
na figura e nas equações seguintes. Tais dados são válidos somente para um sistema 
em regime permanente. 
Im
p
o
rt
a
n
te
 
Sabendo que energia nunca desaparece, mas apenas muda de forma, a palavra 
“consumo” refere-se efetivamente à contribuição de energia. 
 
Figura 24 - Sistema energético generalizado 
 
 
energ
= 
consumida
util
E
E = 
consumida
consumida
E
PerdasE  = 1 - 
consumidaE
Perdas (6) 
 
A outra relação física básica dos processos energéticos é a Lei da Dissipação da 
Energia, segundo a qual, em todos os processos reais de conversão energética, 
sempre deve existir uma parcela de energia térmica como produto. Por exemplo, se o 
objetivo do processo é transformar energia mecânica em calor, tal conversão pode ser 
total, como ocorre nos freios, mas se o propósito for o inverso, a conversão de energia 
térmica em energia mecânica será sempre parcial, pois uma parcela dos resultados 
deverá sempre ser calor. Em outras palavras, existem inevitáveis perdas térmicas nos 
processos de conversão energética, que se somam às outras perdas inevitáveis 
decorrentes das limitações tecnológicas e econômicas dos sistemas reais, tais como 
isolamento térmico imperfeito, atrito, perdas de carga e inércias, entre outras. 
As imperfeições nos processos de conversão 
energética determinam o incremento líquido da entropia 
no Universo. Assim, a entropia tende sempre a aumentar 
ENTROPIA – medida da 
variação ou desordem em 
um sistema. 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
23 
no mundo real, já que apenas nos processos energéticos idealmente perfeitos ou 
reversíveis, não ocorrem esta geração de entropia. Esta lei física, também conhecida 
como Segunda Lei da Termodinâmica, apresenta especial relevância no caso dos 
ciclos térmicos de potência, nos quais a conversibilidade dos fluxos de calor em 
energia mecânica depende da temperatura da fonte térmica. Essas ações podem ser 
calculadas conforme a expressão do rendimento máximo das máquinas térmicas 
mostrada a seguir: 
 
revers
 = 1 - 
1
2
T
T
 (7) 
Nesta expressão, válida para máquinas térmicas reversíveis, T1 e T2 
corresponde, respectivamente, às temperaturas absolutas das fontes térmicas de alta e 
baixa temperatura, cuja existência é indispensável para a produção de potência 
mecânica. Além disso, deve-se observar que este rendimento é sempre inferior a 
100%, incrementando-se com a elevação de T1 e a redução de T2, indicando que os 
fluxos de calor apresentam um potencial de conversão em trabalho que depende das 
temperaturas envolvidas. Como o trabalho sempre é totalmente conversível em 
qualquer outra forma de energia e o calor sempre mostra esta limitação, considera-se 
que aquelas energias diretamente conversíveis em trabalho são energias nobres, 
enquanto as energias térmicas correspondem às energias de baixa qualidade. 
De fato, o conceito de qualidade de energia 
associa-se a sua capacidade de conversão em trabalho, 
que pode ser fornecida pela exergia, ou seja, a parcela 
“útil” dos fluxos energéticos. Deste modo, um fluxo de 
energia elétrica ou mecânica corresponde totalmente à 
exergia, ao passo que a exergia de um fluxo de calor 
depende de sua temperatura e da temperatura do 
ambiente. Nos processos reais de conversão energética 
sempre ocorre alguma destruição de exergia, que de modo distinto da energia, não se 
conserva. 
Como já foi comentado, um conceito muito importante relacionado à dissipação 
energética e às perdas em processos de conversão energética é a entropia, cuja 
EXERGIA - Em 
termodinâmica, a exergia 
de um sistema é o 
trabalho máximodurante 
um processo que leve o 
sistema ao equilíbrio com 
um reservatório térmico. 
Exergia é então a energia 
disponível para ser usada 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
24 
variação permite medir a perfeição de um processo qualquer. De um modo geral, tem-
se que a variação da entropia em um processo pode ser calculada por: 
 
 
S
= 
reverT
Q






+ 
geradaS
 (8) 
 
Dessa forma, podem ser observados dois termos: uma parcela reversível, 
determinada pela troca de calor, e uma parcela irreversível ou gerada, de magnitude 
proporcional às perdas no processo. Assim, como já afirmado, a variação de entropia 
serve para avaliar a perfeição de processos de conversão energética. Por exemplo, em 
sistemas adiabáticos, isto é, sem troca de calor, os processos ideais devem ser 
isentrópicos (sem variação de entropia), apresentando, portanto Sgerada nula. Como os 
processos reais sempre apresentam imperfeições e perdas, a entropia sempre tende a 
se incrementar, podendo-se afirmar que “a entropia do Universo tende para um 
máximo”. Na geração de entropia, é perdido como calor um potencial para produzir 
trabalho, ou seja, a energia se degrada em qualidade. O Teorema de Gouy-Stodola8 
relaciona a entropia gerada e o trabalho perdido, também chamado de irreversibilidade; 
 
Wperdido = T0 × Sgerada = Irreversibilidade 
 
Onde T0 refere-se à temperatura ambiente. Em resumo, processos reais de 
conversão energética apresentam perdas, que podem ser avaliadas em termos da 
geração de entropia ou da destruição de exergia, correspondendo sempre à redução 
da qualidade do fluxo energético e produção de calor. 
Acredito que possa não ter ficado muito clara, para você, a diferença entre 
energia e exergia? Você quer uma comparação simples que ajude a organizar as 
informações que foram expostas? Então observe o quadro seguinte, nele você 
encontrará a comparação dos conceitos de energia e exergia. 
 
 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
25 
Tabela 1 - Comparação entre Energia e Exergia 
ENERGIA EXERGIA 
Obedece à lei da conservação Não está sujeita a essa lei 
É função do estado da matéria sob 
consideração 
É função do estado da matéria sob 
consideração e da matéria no meio ambiente 
É função do estado da matéria sob 
consideração 
O estado de referência é imposto pelo meio 
ambiente, o qual pode variar 
Aumenta com o crescimento da temperatura 
Para processos isobáricos alcança um 
mínimo na temperatura do meio ambiente; 
nas temperaturas menores ela aumenta 
quando a temperatura diminui 
Ao contrário do rendimento energético, baseado na Lei de Conservação da 
Energia, o rendimento exergético fundamenta-se em ambas as leis básicas das 
convenções energéticas e apresenta várias formulações. Algumas delas são dadas a 
seguir, sendo-lhe atribuídos ainda diversos outros nomes, tais como grau de perfeição, 
efetividade, eficiência racional, rendimento isentrópico dentre outros. A figura a seguir 
apresenta um sistema genérico considerado para a determinação deste parâmetro de 
desempenho, devendo-se observar que como produto têm-se as parcelas de exergia 
utilizada, exergia perdida (associada à geração de entropia) e exergia não utilizada 
. 
 
Figura 25 - Sistema energético generalizado, considerando os fluxos de exergia 
 
 
 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
26 
Observe as formulações a seguir: 
 
 
1
 = 
consumida
util
Ex
Ex (9) 
 
2
 = 
consumida
danaoitilizautil
Ex
ExEx  (10) 
 
3
 = 
danaoutilizaconsumida
util
ExEx
Ex

 (11) 
 
A primeira considera a razão entre a exergia necessária para alcançar um 
determinado objetivo por meio de um processo totalmente reversível e a exergia 
consumida num processo real para atingir o mesmo objetivo. Essa formulação é similar 
ao rendimento isentrópico de uma turbina. A segunda formulação é similar à definição 
do rendimento energético e indica que a parcela da exergia fornecida ao processo é 
convertida. A terceira formulação considera que a exergia empregada no processo é 
somente a diferença entre a exergia suprida e a exergia dos fluxos residuais. 
O rendimento 
2
, é usado sempre que se pode definir claramente um produto 
para o processo que está sendo analisado, como é o caso da determinação do 
rendimento exergético de uma caldeira e de uma central termelétrica. Por outro lado, 
quando se está analisando partes de um processo, usa-se geralmente 
3
 no caso de 
fluxos residuais constituírem o suprimento de exergia da etapa seguinte do processo e 
2
caso a etapa analisada seja terminal, com os fluxos residuais sendo lançados no 
meio ambiente. Nos processos puramente dissipativos, onde é impossível distinguir 
com clareza um produto, como é o caso dos processos de mistura, estrangulamento, 
etc., deve-se calcular o rendimento exergético por meio da formulação abaixo. Nesses 
processos o rendimento energético perde seu sentido de ser, pois a energia é sempre 
conservada. 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
27 
 
4
 = 
cessoentranoprocessoentranopro
ssosaidoproce
Ex
ilidadeIrreversab
Ex
Ex




1
 (12) 
A seguir você poderá observar uma tabela que apresenta uma comparação de 
rendimentos energéticos e exergéticos para alguns processos e equipamentos, 
apresentando valores semelhantes em alguns casos e muito diferentes em outros, 
como no aquecimento por meio de energia elétrica, na qual, apesar da conservação da 
energia, é evidente sua degradação, pela conversão de energia de alta qualidade como 
energia elétrica em calor de baixa temperatura. Em outros equipamentos, usados para 
a produção de baixas temperaturas, não se definem eficiências energéticas, preferindo-
se empregar o coeficiente de performance, COP, como indicador de desempenho, que 
relaciona o efeito frigorífico obtido pelo sistema e a demanda de potência 
eletromecânica associada. Em todos os casos estes números devem ser considerados 
como referências e valores típicos, podendo variar bastante caso a caso. 
Tabela 2 - Eficiências de energéticas e exergéticas 
Sistema 
Rendimento 
Energético Exergético 
Central a Vapor (200 MW) 0.41 0.40 
Turbina a Gás (25 MW) 0.30 0.30 
Motor Diesel (20.000 HP) 0.40 0.40 
Motor Elétrico (5 HP) 0.70 0.70 
Turbina a Vapor (50 MW) 0.90 0.85 
Sistema de Cogeração (10 MW) 0.75 0.33 
Queimador de GLP, doméstico 0.90 0.50 
Aquecedor Elétrico de Água 0.60 0.10 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
28 
Caldeira (200 ton./h) 0.93 0.08 
Sistema de Ar Condicionado (COP = 2,5) - 0.17 
Refrigerador Doméstico (COP = 0,9) - 0.10 
Bomba de Calor (COP = 3,5) - 0.60 
 
Recursos energéticos 
Começaremos este item de nossa aula por uma atividade que, tenho certeza, o 
ajudará a compreender melhor os conceitos que iremos trabalhar. Assim, mãos a obra! 
Pois bem, após ter sido apresentada para você uma definição bastante 
abrangente do que vem a ser recursos naturais, agora veremos essa mesma definição, 
porém de uma maneira mais direcionada. 
São considerados recursos energéticos, as reservas ou fluxos de energia 
disponíveis na Natureza e que podem ser usados para atender às necessidades 
humanas, podendo ser classificadas essencialmente como recursos fósseis ou como 
recursos renováveis. Os recursos fósseis são aqueles materiais que armazenam 
energia química, acumulada primariamente a partir da radiação solar em épocas 
geológicas, como é o caso do petróleo, carvão mineral, turfa, gás natural, xisto 
betuminoso,bem como podendo acumular energia atômica na forma de material físsil, 
por exemplo, o urânio e o tório. As reservas de energia fóssil são necessariamente 
finitas e, portanto se reduzem à medida que são consumidas. 
Quanto aos recursos energéticos renováveis, esses são dados por fluxos 
naturais, como ocorre na energia solar, em suas distintas formas, na energia hidráulica, 
na energia eólica, na energia das ondas do mar e na energia da biomassa, bem como 
nos fluxos energéticos dependentes do movimento planetário, por exemplo, a energia 
talassomotriz, associada à variação do nível do mar nas marés e à energia geotérmica, 
que na escala das realizações humanas existe como potência disponível. É importante 
observar que a utilização inadequada de alguns potenciais energéticos renováveis 
pode determinar sua exaustão, como acontece em reservatórios geotérmicos sobre-
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
29 
explorados ou nos recursos de biomassa, quando explorados além de sua taxa natural 
de reposição. Assim, se uma reserva florestal for explorada acima de sua taxa típica de 
renovação sustentável, que para formações tropicais homogêneas é da ordem de 15 
tEP por hectare e por ano, o recurso energético perderá seu caráter de renovabilidade. 
A Tabela a seguir apresenta os níveis das reservas energéticas brasileiras tal 
como constam do Balanço Energético Nacional e no Anuário da Agência Nacional de 
Petróleo, em valores para 1999. Observe que as reservas fósseis são dadas em termos 
de energia e podem se alterar com a descoberta de novos depósitos, enquanto a 
energia hidráulica, por ser renovável, é apresentada como potência. Isto torna mais 
complexa a comparação de sua magnitude relativa, que irá depender das taxas de 
extração assim como das qualidades de energia disponíveis. Certamente 1 kWh de 
energia hidráulica é mais nobre que a mesma quantia de energia na forma de petróleo 
ou outro combustível, cuja rota de utilização passa por conversão para energia térmica, 
reconhecidamente uma forma com limites de conversão. 
Tabela 3 - Reservas energéticas brasileiras (BEN, 2000 e ANP, 2000) 
Produto / Fonte Reserva Disponibilidade Unidade 
Petróleo 
Mar, provadas 1.169.199 
103 m3 
Mar, provadas+estimadas 1.984.522 
Terra, provadas 127.074 
Terra, provadas+estimadas 185.813 
Total, provadas 1.296.273 
Total, provadas+estimadas 2.170.335 
Gás natural 
Mar, provadas 145.756 
106 m3 
Mar, provadas+estimadas 252.706 
Terra, provadas 85.477 
Terra, provadas+estimadas 151.164 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
30 
Total, provadas 231.233 
Total, provadas+estimadas 403.870 
Óleo de xisto conforme BEN 382.786 tEP 
Gás de xisto conforme BEN 104.340 tEP 
Carvão mineral in situ, conforme BEN 2.566.674 tEP 
Turfa conforme BEN 40.092 tEP 
Energia Nuclear conforme BEN 2.566.674 tEP 
Energia Hidráulica conforme BEN 1.347.780 tEP/ano 
 
Na sequencia você poderá observar outra tabela, e essa apresenta as 
estimativas para algumas reservas energéticas mundiais, valores dos quais, 
naturalmente, apenas uma fração é que pode ser considerada utilizável, por restrições 
econômicas e ambientais (Culp, 19991). É interessante observar que, mesmo com 
contínuo esforço na reposição de reservas de petróleo e gás natural, elas vêm se 
reduzindo nos últimos anos, sinalizando que nas próximas décadas se atingirá um pico 
de produção, antecedendo a mudança para novas alternativas de suprimento, 
provavelmente baseadas em fontes renováveis. Contribuem para isto, além do 
desenvolvimento tecnológico das alternativas renováveis, as crescentes restrições 
ambientais para o uso de combustíveis fósseis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
31 
Tabela 4 - Reservas energéticas mundiais (Culp , 1991) 
Reserva Disponibilidade Unidade 
Carvão Mineral 200,0 x 1021 J 
Petróleo 11,7 x 1021 J 
Gás Natural 9,5 x 1021 J 
Xisto Betuminoso 1,2 x 1021 J 
Urânio-235 13,7 x 1021 J 
Energia Geotérmica recuperável 0,4 x 1021 J 
Energia Hidráulica 300 x 1010 W 
 
Agora serão apresentadas algumas noções básicas sobre eletricidade, de modo 
a facilitar o entendimento dos efeitos fisiológicos da mesma no corpo humano. 
O estudo da eletricidade inicia com o circuito elétrico mais simples possível. O 
circuito elétrico, mais simples que pode haver, consiste de uma fonte, um receptor e de 
dois condutores ligando os terminais da fonte ao do receptor, como ilustra a figura 
seguinte: 
FONTE
RECEPTORCONDUTORES
 
Figura 26 – Esquemático do Circuito Elétrico. 
 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
32 
O circuito elétrico nada mais é do que um percurso completo por onde os 
elétrons ou os portadores de carga podem sair de um terminal da fonte, passando por 
meio de condutores e do receptor, até chegar ao terminal oposto da mesma fonte. A 
fonte de energia elétrica recebe uma forma qualquer de energia e a transforma em 
energia elétrica, podendo ser bateria, pilha, acumulador, gerador, etc. Os dois 
condutores transportam a energia elétrica da fonte até o receptor. O receptor, na 
linguagem técnica chamado de carga, faz o contrário da fonte, ou seja, recebe a 
energia elétrica e a transforma em outra forma de energia. 
Quando parte do corpo humano formar um circuito elétrico, é bem provável que 
se tome um choque elétrico, se o circuito estiver fechado e dele fizer parte uma fonte 
de energia elétrica. 
 
 Sobre corrente, tensão, potência e energia 
Ao longo do circuito elétrico, apresentado na Figura 26, haverá um fluxo 
contínuo e ordenado de cargas elétricas, e que é chamado de corrente elétrica. 
A carga elétrica é uma grandeza fundamental (como massa, comprimento e 
tempo) e por isso não pode ser definida em termos de outras grandezas. Há dois tipos 
distintos de carga elétrica: a dos prótons e a dos elétrons. Por convenção, a carga 
elétrica do próton é considerada positiva (+) e do elétron, negativa (-). 
A quantidade de carga elétrica que um corpo possui é determinada pela 
diferença entre o número de cargas elétricas positivas e negativas que o corpo contém. 
A unidade que expressa a carga elétrica no Sistema Internacional de Medidas é 
o coulomb (C), e a menor quantidade de carga elétrica conhecida é a possuída pelo 
elétron (determinada experimentalmente e vale -1,6021x10-19 C). 
A quantidade de carga elétrica que corresponde a 1 C é relativamente elevada 
(por exemplo, a quantidade de carga elétrica transportada por um raio numa 
tempestade é da ordem de 30 C). 
Quando existem partículas dotadas de carga elétrica em movimento, tem-se 
uma corrente elétrica. Portanto, corrente elétrica são cargas elétricas que se deslocam. 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
33 
Denomina-se intensidade da corrente elétrica ao quociente entre a quantidade 
de carga que passa por uma seção reta do condutor e o respectivo intervalo de tempo 
gasto, sendo representada pelo símbolo i ou I (letra inicial da palavra francesa 
intensité) e dado pela expressão seguinte: 

Quantidade de c arga
i
Tempo 
(13) 
A unidade fundamental de medida de intensidade de corrente elétrica no 
Sistema Internacional de Medidas é o ampère (A). Os submúltiplos e múltiplos mais 
utilizados da unidade fundamental são: o microampère (1 μA = 10-6 A), o miliampère (1 
mA = 10-3 A) e o quiloampère (1 kA = 103 A). 
Uma corrente que passa em apenas uma direção todo o tempo é denominada 
corrente contínua, enquanto uma corrente que se altera na direção do fluxo, é 
denominada corrente alternada. A Figura 27 ilustra alguns exemplos.t
0
t
0
CORRENTE CONTÍNUA
I i ( t ) i ( t )
CORRENTE ALTERNADA
t
0
t
0
i ( t )
 
Figura 27 – Exemplos de ondas de corrente contínua e alternada. 
O que acarreta a circulação da corrente elétrica no circuito é a diferença de 
potencial (também chamado de diferença de tensão) existente entre o ponto inicial e 
final do condutor ou elementos do circuito. 
O conceito básico de diferença de potencial pode ser compreendido mais 
facilmente ao se analisar um análogo mecânico, um bloco descendo um plano 
inclinado. 
Da mecânica tem-se que este bloco se move para baixo devido à diferença de 
potencial gravitacional criada pela elevação do plano. O potencial gravitacional do 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
34 
bloco no ponto superior do plano é maior que o potencial gravitacional no ponto inferior, 
acarretando o movimento do corpo através do mesmo (do ponto de potencial maior 
para o de potencial menor). 
Da mesma forma, também as cargas elétricas se movem ordenadamente ao 
longo de um condutor ou de algum elemento do circuito, o que constitui a corrente 
elétrica, graças a uma diferença de potencial elétrico criada por algum dispositivo 
apropriado. 
O movimento das cargas por meio dos elementos do circuito é sempre 
acompanhado de fenômenos energéticos tais como, desprendimento de calor, 
transformação de energia elétrica em mecânica ou vice-versa, transformação de 
energia elétrica em energia luminosa, transformação de energia elétrica em energia 
magnética, etc. 
A grandeza dada pela próxima expressão é chamada de tensão ou de diferença 
de potencial entre os terminais do elemento e seu símbolo é a letra v ou V. 

Energia
v
Carga 
(14) 
A unidade de tensão no Sistema Internacional de Medidas é o volt (V). Os 
submúltiplos e múltiplos mais utilizados são: o milivolt (1 mV = 10-3 V) e o quilovolt (1 
kV = 103 V). 
Para que haja e seja mantida a diferença de potencial elétrico e 
consequentemente a circulação da corrente elétrica em um circuito (a menos em 
situações que resultem de elementos com energia carregados previamente) é 
necessária a presença das fontes. As fontes são capazes de fornecer energia a fim de 
excitar o circuito e, consequentemente manter uma diferença de tensão permitindo a 
circulação da corrente. 
Existem várias maneiras de produzir a diferença de tensão em uma fonte, que é 
chamada de força eletromotriz (f.e.m.). Alguns métodos são mais utilizados do que 
outros: 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
35 
 Fricção. Tensão produzida friccionando-se dois materiais. Este processo é o menos 
usado, e sua aplicação principal é nos geradores de Van der Graaff, empregados em 
laboratórios de alta tensão; 
 Pressão. É chamada de piezoeletricidade e a tensão é produzida por pressão 
mecânica exercida sobre os cristais de certas substâncias. A capacidade de 
potência do cristal é muito pequena e são mais utilizados em equipamentos de 
comunicação, osciladores, etc; 
 Calor. É chamada de termoeletricidade e a tensão é produzida pelo aquecimento de 
uma junção onde dois metais diferentes são colocados em contato. É utilizada nos 
pares termoelétricos e apresentam um rendimento muito baixo (cerca de 1%) apesar 
de uma capacidade de potência maior que a do método anterior; 
 Luz. É chamada de fotoeletricidade e a tensão é produzida fazendo-se incidir luz 
sobre substâncias fotossensitivas. Exemplos de dispositivos que operam sobre este 
princípio são as células fotoelétricas e as câmeras de televisão. Usado em aparelhos 
de medida e controle, como relés, medidores de luz, etc. A capacidade de potência 
neste método é muito pequena; 
 Ação química. A tensão é produzida por reação química, ou seja, transformação de 
energia química em energia elétrica, por meio da combinação de materiais. Como 
exemplo, pode-se citar as pilhas (seca, mercúrio, alcalinas, etc) e as baterias (ácido-
chumbo, níquel-cádmio, etc). As pilhas e baterias encontram grande utilidade como 
fonte de tensão contínua em automóveis, aeronaves, navios, sistemas telefônicos, 
sistemas de alarmes e sinalização, equipamentos portáteis de iluminação, etc. 
 Magnetismo. A tensão é produzida em um condutor quando o mesmo se move 
dentro de um campo magnético ou quando um campo magnético corta o citado 
condutor. Grandes quantidades de energia podem ser obtidas utilizando-se no 
processo uma fonte de energia mecânica. A potência mecânica pode ser fornecida 
por diferentes fontes, tais como, turbinas hidráulicas (quedas d'água, marés), a 
vapor (térmica, nuclear) ou eólica, máquinas a diesel ou a gasolina. A conversão 
final dessas fontes de energia em eletricidade é feita pelos geradores; 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
36 
 Outros, como a emissão termoiônica, que ocorrem nas válvulas, as pilhas solares, 
que convertem energia luminosa em energia elétrica, conversão 
magnetohidrodinâmica, por meio de gases ionizados, etc. 
Foi visto que a diferença de potencial V entre dois pontos relaciona a quantidade 
de energia necessária para transportar uma quantidade de carga elétrica entre estes 
dois pontos. A potência elétrica desenvolvida para realizar este trabalho é dada pelo 
quociente entre o trabalho realizado e o correspondente intervalo de tempo conforme 
mostra a próxima expressão. 
  
Trabalho
p v i
Tempo 
(15) 
A unidade de potência no Sistema Internacional de Medidas é denominada watt 
(W). Os submúltiplos e múltiplos de maior interesse neste trabalho são o miliwatt (1 
mW = 10-3 W) e o quilowatt (1 kW = 103 W). 
A energia elétrica w gerada ou absorvida pelo elemento é dado pela expressão: 
 ˆw Potencia Tempo (16) 
A unidade de medida de energia no Sistema Internacional de Medidas é o joule (J). 
 
CORRENTE CONTÍNUA E CORRENTE ALTERNADA 
As primeiras pesquisas, experiências e aplicações em eletricidade foram feitas 
com corrente contínua, mas quando o uso da mesma se popularizou, certas 
desvantagens no seu uso tornaram-se evidentes, podendo-se citar a dificuldade de 
elevação e diminuição da tensão. Estas dificuldades foram sanadas por meio da 
aplicação da corrente alternada, o que permitiu uma maior flexibilidade em sua 
utilização. 
Na atualidade, quase a totalidade da energia elétrica que se emprega para 
finalidades comerciais é produzida sob a forma de corrente alternada. Esta preferência 
não se baseia em nenhuma superioridade definida da corrente alternada sobre a 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
37 
contínua no que se concerne a sua aplicabilidade nos usos industriais e domésticos, 
mas sim devido à praticidade de sua produção e transmissão. 
Como já visto anteriormente uma tensão ou corrente é chamada alternada se ela 
muda de direção e intensidade. 
Uma tensão ou corrente é chamada alternada periódica se ela muda de direção 
e intensidade de uma maneira repetitiva. A Figura 28 mostra uma onda de tensão 
alternada periódica (no caso senoidal) passando por valores positivos (acima do eixo 
horizontal) e negativos (abaixo do eixo horizontal) em um período de tempo T, após o 
qual repete continuamente esta mesma série de valores de maneira cíclica. 
TEMPO
PERÍODO
T
t
TENSÃO
v ( t )
 
Figura 28– Onda de tensão senoidal 
. 
O intervalo de tempo para que se complete um ciclo da onda alternada é 
chamada de período. É representado pela letra T e expresso em segundos (s). O 
número de ciclos realizados pela onda por segundo é chamado de frequência, 
representado pela letra f e expresso em hertz (Hz) e dado pela expressão: 

1
f
T 
(17) 
As mais altas frequências sãousadas em transmissão de rádio e televisão, onde 
podem ser irradiadas pelo espaço com grande eficiência em direções escolhidas. Estas 
ondas podem ter desde 1.000 Hz (ondas médias) até 10 MHz (ondas curtas) na 
transmissão de rádio e na faixa de 55 a 216 MHz em VHF e de 470 a 890 MHz em 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
38 
UHF na transmissão de TV e atinge a 100 GHz nas microondas. Ondas acima desta 
frequência resultam numa forma de radiação que é sentida na forma de calor que são 
os raios infravermelhos, para depois, em uma frequência muito mais alta, serem 
capazes de impressionar os olhos, que corresponde ao espectro da luz visível. 
Uma larga faixa de frequências (de 500 Hz a 50 MHz) é usada em fornos 
elétricos. São encontradas frequências da ordem de centenas a milhares de ciclos em 
circuitos telefônicos. 
No Brasil, a frequência comercial é normalizada em 60 Hz, mas também já 
existiu a frequência de 50 Hz. Na América do Norte a frequência normalizada também 
é de 60 Hz, mas já existiram outras frequências, como, 25 e 133 Hz. Hoje todos os 
países do mundo operam com 50 Hz ou 60 Hz. No Japão, as duas frequências são 
utilizadas, já que o mesmo é um arquipélago e cada uma de suas ilhas opera 
separadamente. 
O valor de pico ou valor máximo, como o próprio nome diz, é o mais alto valor 
instantâneo de tensão ou corrente em cada ciclo. 
Conforme a corrente alternada ganhou popularidade, tornou-se necessário 
comparar a corrente alternada com a corrente contínua. Uma lâmpada de 100 W, por 
exemplo, funciona tão bem em uma fonte de 110 V alternada como em uma fonte de 
110 V contínua, mas pode ser observado que uma tensão senoidal com valor de pico 
de 110 V não fornece à lâmpada a mesma quantidade de energia que a fonte contínua 
de 110 V. Isto é devido ao fato de que a potência dissipada pela lâmpada é função do 
fluxo de corrente através da mesma, e devido à fonte ser alternada este valor está 
variando ao longo do tempo. Como a corrente está variando continuamente, a potência 
dissipada na lâmpada também varia. Neste caso torna-se importante determinar o valor 
de corrente média alternada que seja equivalente a um valor contínuo. 
Define-se valor eficaz ou valor rms da corrente alternada a uma corrente 
contínua equivalente que dissipa a mesma energia quando circula através de um 
elemento qualquer. Um ampère rms de corrente alternada é tão eficaz na produção de 
energia quanto um ampère de corrente contínua. De forma análoga o valor eficaz é 
definido para a tensão alternada. 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
39 
Para a onda de tensão (ou corrente) senoidal tem-se o valor eficaz dado pela 
expressão: 
 
 maxef
V
V
2 
(18) 
A potência instantânea p em circuito alternado é dada pelo produto da tensão 
instantânea pela corrente instantânea conforme mostra a expressão seguinte: 
 p( t ) v ( t ) i( t ) 
(19) 
RESISTÊNCIA, INDUTÂNCIA, CAPACITÂNCIA E IMPEDÂNCIA 
Todo circuito elétrico, não importa seu tamanho e complexidade, apresenta três 
propriedades básicas, que são a resistência, indutância e capacitância. 
A resistência elétrica é a capacidade de um condutor qualquer se opor à 
passagem de corrente elétrica pelo mesmo, quando existe uma diferença de tensão 
aplicada sobre ele, ou seja, representa a dificuldade que as cargas elétricas encontram 
para se movimentarem através do condutor. Quanto maior a mobilidade das cargas 
elétricas, menor a resistência elétrica do condutor. 
A resistência elétrica é uma característica do condutor, portanto, depende do 
material de que é feito o mesmo, de sua forma e dimensões e também da temperatura 
a que está submetido o condutor. 
Toda fonte, condutor ou receptor de energia elétrica possui resistência. O valor 
desta resistência foi determinado pela primeira vez em 1826 por George Simon Ohm, 
que experimentalmente obteve a dependência entre a tensão e a corrente, obtendo 
uma reta. A relação entre a tensão e a corrente foi denominada resistência elétrica, um 
nome bastante sugestivo, já que fornece na realidade uma ideia da resistência que o 
elemento opõe ao movimento das cargas elétricas. 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
40 
O cálculo da resistência elétrica (R) de um condutor é dado pela Lei de Ohm, 
que relaciona a tensão aplicada (v) com a correspondente intensidade de corrente 
elétrica (i) através da relação dada pela próxima expressão. 

v
R
i 
(20) 
A unidade de resistência elétrica no Sistema Internacional de Unidades é o ohm, 
representado pela letra grega Ω. 
Um componente especificamente projetado para possuir resistência é chamado 
resistor e depende do material utilizado e de suas características físicas e construtivas. 
A indutância é a característica de um circuito elétrico que se faz presente pela 
oposição na partida, na parada, ou na variação da corrente elétrica. Em outras 
palavras, é a característica apresentada por um condutor elétrico em se opor às 
variações da corrente que o atravessa. 
Por definição, a indutância (L) de um condutor é a razão entre o módulo da 
tensão induzida (e(t)), pela variação da corrente que ocorre na variação do tempo 
(∆I/∆t), conforme a expressão: 
  


e ( t ) di( t )
L e ( t ) L
i dt
t 
(21) 
A unidade de indutância no Sistema Internacional de Unidades é o henry, 
representado pela letra H. 
Um indutor é um dispositivo elétrico construído para armazenar energia na forma 
de campo magnético, normalmente combinando o efeito de vários laços da corrente 
elétrica, sendo geralmente construído como uma bobina de material condutor com um 
núcleo de material ferromagnético. 
A capacitância ou capacidade é a propriedade que os componentes elétricos 
têm de armazenar energia elétrica sob a forma de campo eletrostático, sendo definida 
como a propriedade de um componente elétrico em se opor a variação da tensão. 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
41 
Por definição, a capacitância (C) de um componente é a razão entre o módulo 
da corrente (i(t)), produzida pela variação da tensão que ocorre na variação do tempo 
(∆v/∆t), dado pela expressão seguinte: 
  


i ( t ) dv ( t )
C i( t ) C
v dt
t 
(22) 
Também a capacitância (C) pode ser definida em termos da carga (q) e da 
tensão (v) conforme mostra a expressão que segue: 

q
C
v 
(23) 
A unidade de capacitância no Sistema Internacional de Unidades é o farad, 
representado pela letra F. 
Em geral chama-se capacitor, de forma e tamanho arbitrário, a um conjunto de 
dois condutores isolados por um material não condutor, que tem a propriedade de 
armazenar carga elétrica em virtude da presença de um campo eletrostático. 
Como já comentado, todos os componentes do circuito elétrico apresentam 
resistência, indutância e capacitância, em maior ou menor quantidade. Resumindo: 
 A energia é consumida – o elemento de circuito é um resistor puro. A energia em 
uma resistência nunca é armazenada é sempre dissipada em calor de uma forma 
irreversível; 
 A energia é armazenada em um campo magnético - o elemento é um indutor puro. 
Um indutor ideal nunca dissipa energia, apenas a armazena. Um indutor físico (real) 
sempre tem uma resistência associada. Com isto a energia já não pode ser 
armazenada e recuperada sem perdas; 
 A energia é armazenada em um campo elétrico - o elemento é um capacitor puro. 
Um capacitor ideal nunca dissipa energia, apenas a armazena. Um capacitor real 
sempre tem uma resistência associada. Com isto sempre ocorre perdas no 
armazenamento e na remoção da energia. 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade42 
Portanto, os resistores dissipam energia, já os indutores e capacitores não 
dissipam, mas armazenam energia, a qual pode ser recuperada em um momento 
posterior. Por esta razão os indutores e capacitores são chamados de elementos 
armazenadores. 
Em circuitos excitados por corrente alternada, a resistência de um resistor não 
se altera na presença da frequência, ou seja, apresenta a mesma resistência qualquer 
que seja a frequência da fonte de excitação. 
Diferentemente do resistor, o indutor e o capacitor já têm os seus 
comportamentos diferenciados na presença da frequência e a oposição que a corrente 
elétrica sofre ao atravessar estes elementos é chamado de reatância. O indutor na 
presença da frequência apresenta uma “resistência” chamada de reatância indutiva e o 
capacitor de reatância capacitiva. 
Se a forma de onda da tensão ou da corrente for senoidal, com frequência f, a 
reatância indutiva (XL) e a reatância capacitiva (XC) são expressas por: 
   LX 2 f L L 
(24) 
 
 
C
1 1
X
2 f C C 
(25) 
A impedância é a oposição total ao fluxo de uma corrente alternada em um 
circuito que contenha resistência e reatância, sendo representada pela letra Z, 
expresso em ohms e dado pela expressão: 
  2 2L CZ R ( X X ) 
(26) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Conceitos Básicos II 
 Energia e Eletricidade 
 
 
43 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
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Janeiro, pg 54-55 
 
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Etnologia Brasileira, ed. E. Schaden, Cia. Editora Nacional, 1976, pg 311 
 
Maclagan,D., Mitos de la Creación, Ed. Debate, Madrid, 1989, pg 31 
 
Blake,W., The Marriage of Heaven and Hell, The Illustrated Poets Series, Aurun 
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Prigogine,I. e Stengers,I., A Nova Aliança, Ed. Universidade de Brasília, 1988 
Alekseev,G.N., Energy and Entropy, Mir Publishers., Moscow,1986, pg 174 
 
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1980, pg 173 
 
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136 
 
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