Aula 2_Unidade2e1-AnaClaudia

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Universidade Federal da Paraíba
Centro de Tecnologia - CT
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental - DECA 
2013.2 08/10/2013
Aula 2: 
Unidade 2
Energia e as questões ambientais
Disciplina: Energia e Meio Ambiente
Unidade 2 
Energia e as questões ambientais 
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AULA ANTERIOR....
• Poluição do ar (poluentes, fontes, padrões de 
qualidade, controle)
• Impactos Globais
• Chuva ácida
• Efeito Estufa
• A camada de ozônio => Estratosfera => capacidade de bloquear as
radiações solares, principalmente a radiação ultravioleta;
• Formação do ozônio depende da radiação ultravioleta => reações em
equilíbrio => camada de O3 estável.
• O2 + hv � O +O
• O2 + O � O3 (ocorre destruição do O3 pela energia luminosa (hv)
• CFC rompem-se sob radiação UV (estratosfera) => Cl reage
quimicamente com O3 => destruição.
• CF2Cl2 +hv � CF2Cl +Cl
• Cl + O3� ClO + O2
• ClO + O � Cl + O2
DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO
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DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO
Produto Vida Média na 
atmosfera (anos)
Aplicações
CFC-11 45 Espuma, aerossóis, refrigeração
CFC -12 100 Ar-condicionado, refrigeração, 
espuma, aerossóis
HCFC-22 12 Refrigeração , espumas
CFC-113 85 Solventes
HALON 1211 11 Extintores de incêndio
HALON 1301 65 Extintores de incêndio
Tricloroetano 69 Solventes
Tetracloreto de carbono * 35 Solventes
Saúde Humana (fotos)
• Queimaduras solares mais graves
• Maior incidência de catarata
• Mais vítimas de cânceres de pele
• Suspenssão do sistema imunológico
Alimentos e Florestas
• Redução do rendimento de alguns produtos cultivados
• Redução dos suprimentos de frutos do mar em decorrência da
redução do fitoplâncton
• Decréscimo da produtividade de florestas por espécie
sensíveis à radiação de UV
CONSEQUÊNCIA DA PERDA DE OZÔNIO
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Ultravioleta A Ultravioleta B
Camada fina de
Células mortas
Células 
escamosas
Camada
basal
Células 
melanócitas
Células 
basal
vasos
sanguínios
pelo
Epiderme
glândula
sudorípara
Derme
Carcinoma de Célula Escamosa
Carcinoma de Célula Basal Melanoma
Câncer de Pele
95% dos cânceres 
1% diminuição na absorção da
radiação UV ocorrerá aumento 2%
no nº casos de câncer de pele (EPA)
Carcinoma de Célula Escamosa
Melanoma
Carcinoma de Célula Basal
DO
 NO
T
 PO
ST
 TO
 INTERNET
DO
 NO
T
 PO
ST
 TO
 INTERNET
DO
 NO
T
 PO
ST
 TO
 INTERNET
Câncer de Pele
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Animais Selvagens
• Decréscimo da população de espécies aquáticas sensíveis à
radiação UV
• Redução da população de fitoplâncton da superfície
• Desorganização das cadeias alimentares aquáticas pela
redução do fitoplâncton
Poluição do Ar e Materiais
• aumento dos sedimentos ácidos
• aumento do smog fotoquímico
• Degradação de tintas e plásticos expostos ao ar livre
Aquecimento global
• redução da absorção CO2 + CFCs agindo como gases de efeito
estufa
CONSEQUÊNCIA DA PERDA DE OZÔNIO
PROTOCOLO DE MONTREAL: substituição CFCs (1989) e fundo de ajuda as 
nações em desenvolvimento
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• Adição de calor indesejado ao ambiente,
em particular às águas naturais => Ex:
usinas geradores de eletricidade a vapor.
• Usina Nucleares lançam 40%-50% mais
resíduos térmicos nas águas em relação
as usinas movidas a combustíveis fósseis
para gerar a mesma quantidade de
energia elétrica;
• Torres e lagoas de resfriamento (1977)
POLUIÇÃO TERMICA
• Torres de resfriamento úmido: mecânico e natural (maiores e mais caras)
• Desvantagens da torre de resfriamento úmida:
• possibilidade de alteração do clima local
• formação de nevoeiros em regiões mais frias
• Emissão de produtos químicos com o vapor de água (resfriamento tipo
seco)
TORRE DE RESFRIAMENTO
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• Diminuição da capacidade da água de reter o oxigênio
• Aumento da taxa de ocorrência de reações químicas (metabolismo)
• Alteração nos padrões reprodutivos, comportamentais e de crescimento
das espécies ao longo da cadeia alimentar (peixe, camarão) � peixes
se movimentam prematuramente para uma corrente
• Eutrofização
• Estratificação Térmica
EFEITOS ECOLÓGICOS DA POLUIÇÃO TÉRMICA
Vida Aquática – Elevação da temperatura
ESTRATIFICAÇÃO TÉRMICA
• VERÃO
• INVERNO:
• mistura de camadas de água fria e quente – transferência de calor = CONVECCÇÃO
• mistura de nutrientes do fundo para superfície estimulando o crescimento biológico nas
camadas superiores e fornece oxigênio para camadas inferiores
Conden
sador -
usina
Consequências?
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EXEMPLOS
RESÍDUOS DE CALOR - APROVEITAMENTO
• Cogeração (uso industrial) – é a produção tanto de eletricidade como de
calor útil por meio da mesma fonte de combustivel
• Aquicultura, com crescimento de peixes estimulado em água quente, em
especial em regiões frias
• Aquecimento de Estufas
• Dessalinização da água do mar
• Aceleração do crescimento de colheitas em regiões de geadas
• Preaquecimento do ar
Num processo de conversão de energia, a eficiência de conversão 
é sempre menor que 100% (2ª Lei termodinamica). A energia que 
não é convertida em forma útil é calor residual.
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Atividade 1 - em grupo
• Pesquisar na literatura científica (artigos de congressos,
revistas especializadas, dissertações de Mestrado, teses de
Doutorado...) – sobre mineração e seus problemas (para
apresentação em sala máximo de 7 slides)
Título: Os problemas ambientais decorrente da atividade de 
mineração na: (exceto item 7)
1. dispersão de rejeitos e estéreis
2. aumento da acidez do solo;
3. inibição do crescimento de diversas espécies vegetais
4. favorecimento da aridez do solo
5. poluição das águas superficiais e/ou subterrâneas
6. acidentes de rupturas do sistema de barragens
7. recuperação de áreas degradadas
Apresentar dia 29/10/13
Discussão em sala
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Decompositores
bactéria, fungos
Energia
solar
Calor
Calor
Calor Calor
Calor
Compostos
químicos
(CO2, O2, 
N2,
minerais)
Consumidores
(herbívoros,
carnívoros)
Produtores
(plantas)
Fonte: Miller, 2007
Ecossistema
Fluxo de Matéria
Contextualização
VIDA
Contextualização
Desenvolvimento 
de uma região:
• economia
• trabalho
• alimentação
• moradia
• saúde
• educação
• Infraestrutura
Componentes da 
Infraestrutura
• Água
• Energia
• Transporte
• Saneamento 
básico
• Telecomunicações 
Impactos 
positivos 
• PIB
• Melhorias na saúde
• Bem estar social
• Produção de bens e 
serviços;
• Elevação da 
economia
universalização do acesso = equidade => Sinergia com o meio 
ambiente = Desenvolvimento sustentável
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Como atender às necessidades de uma 
população global crescente e, ao mesmo 
tempo, reduzir o impacto do uso da 
energia sobre o meio ambiente? 
• Início: força endossomática (através das cadeias 
ecológicas)
• Era do homem caçador: madeira (cozimento e 
aquecimento)
•Século X: energia dos ventos (moagem, bombas);
• meados do século XVIII: tração animal e mão de obra 
escrava e uso do carvão mineral (substituto da madeira).
• meados do século XIX: exploração do petróleo e avanço 
na eletricidade
• Após a 2ª guerra mundial: energia nuclear 
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Energia?
Energia. [Do gr. energéia, pelo lat. energia].
1. Propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho (Fis)
2. Maneira como se exerce uma força.
3. Força moral; firmeza.
4. Vigor, força.
ENERGIA não é CRIADA ou DESTRUÍDA, MAS convertida ou redistribuída. 
Fonte principal de energia: radiação do Sol
Conceito subjetivo: ex: cereais
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Fontes 
Primárias
Fontes 
Secundárias
Classificação das fontes de energia
Fontes RenováveisFontes não 
Renováveis
FORMAS 
DE 
ENERGIA 
Mecânica
Energia Potencial = energia armazenada
Energia Cinética = energia em movimento
Radiante 
(eletromagnética)
Química
Nuclear
Térmica
Elétrica
3 formas disponíveis das 
Fontes primárias de energia.
Formas de Energia
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Classificação das fontes para o Balanço 
Energético
Energia Primária: Produtos energéticos providos pela natureza na
sua forma direta : petróleo, gás natural, carvão mineral, resíduos
vegetais e animais, energia solar, eólica, , Urânio, Energia Hidráulica;
Energia Secundária: Produtos energéticos resultantes dos
diferentes centros de transformação que têm como destino os
diversos setores de consumo e eventualmente outro centro de
transformação: Óleo Diesel, Óleo Combustível, Gasolina (Automotiva
e de Aviação), Gás Liquefeito do Petróleo (GLP), Nafta, Querosene,
Gás; Coque de Carvão Mineral;
Oferta de energia Mundial
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Consumo Final de Energia: Mundial
País em 1º lugar nos derivados de Petróleo como:
Produtor: EUA (Brasil – 10º)
Exportador: Rússia
Importador: China
Oferta de energia no Brasil
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Oferta de energia elétrica no Brasil
≈ 80%de sua capacidade de geração de eletricidade são fontes não
emissoras de GEE 
Principais fontes alternativas no Brasil
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Consumo Final de Energia: 
Projeção brasileira
Fonte: MME, 2010
Energia x meio ambiente x desenvolvimento
Energia
Meio AmbienteDesenvolvimento 
econômico
Crescimento populacional 
↑demanda de matéria prima e energia
↑ quantidade de resíduos gerados
E a disponibilidade de energia para atender 7 bilhões de pessoas?
E o desperdicio de energia? 
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Conversão da Energia
luz Energia 
elétrica
Energia 
mecânica
Processos de conversão em 
diferentes formas de energia 
para atender as diversas 
NECESSIDADES DAS 
NOSSAS ATIVIDADES.
Perda de energia => NOVAS 
TECNOLOGIAS + 
OTIMIZAÇÃO.
Conversões de Energia
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Conversões de Energia
Química Elétrica Calor Luz Mecânica
Química Fabricas de 
alimentos
Bateria
célula a
combustíve
l
Fogo Vela/ 
fluorescência
Foguete/ 
músculo animal
Elétrica Bateria 
eletrólise 
Transistor / 
transforma
dor
Torradeira Lâmpada
Fluorescente
Motor elétrico
Calor Gaseificação/
vaporização
Termopar Trocador
de calor
Fogo Turbina/motor a 
gasolina/motor a 
vapor
Luz Fotossíntese Célula solar irradiador
solar
Laser Fotoelétrico
Mecânica Cristalização Gerador
Alternador
Freio de 
fricção
Faísca de pedra Volante/pêndulo
Fonte: Hinrichs, 2010
Energia e Trabalho
• Energia = capacidade de realizar “ trabalho” = > Joule (J)
•Trabalho (W) 
• Produto de uma força pela distância ao longo da qual essa força 
foi aplicada => W = F x d
• Forma de se transferir energia a um corpo 
• aumento da energia mecânica => Ex: empurrar um corpo 
ladeira acima = W = ∆ (EC + EP) 
• adição de calor = energia térmica => Ex: atrito do corpo 
com a superfície = W = ∆ (EC + EP + ET)
•
•Epg = Energia potencial gravitacional = PESO X ALTURA
• Epg = MASSA GRAVITACIONAL (peso x gravidade = 9,8 m/s2) x DISTÂNCIA 
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Energia e Trabalho
• Calor (Q)
• É a energia transferida como resultado da diferença de 
temperatura entre dois corpos => W + Q = ∆ (EC + EP + ET)
• Um corpo nunca contém calor e sim energia térmica
• Energia Cinética = energia associada ao movimento de um corpo =>
EC = ½ mv2
• m = massa do corpo
• v = velocidade = (distância/tempo)
• Potência
• taxa com que se realiza trabalho ou a taxa com que a energia é 
produzida, utilizada ou transferida
• P = Trabalho realizado / tempo = > Watt (W) = J/s
• Energia usada =Potência x tempo de uso ( Ex: eletricidade)
Energia e Trabalho
• Conclusão: A energia total de um sistema pode ser aumentada pela
realização de trabalho sobre ele (energia mecânica) ou adição de calor.
• ENERGIA TOTAL = EC+EP+ET+ E. QUÍMICA +E. ELÉTRICA
• W e Q => Únicas maneiras pelas quais a ENERGIA pode ser adicionada
ou retirada de um corpo para mudar sua energia total, se nenhuma massa for
acrescentada;
W + Q = ∆E
1ª Lei da termodinâmica = conservação da energia
(Físico inglês James Joule)
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Exercício 1
a) Quanta energia potencial tem 10.000 Kg de água contida em
uma represa, se a queda d´água antes de atingir a turbina é de 20
m?
b) Qual é a energia cinética de 1 Kg de ar movendo-se 15 m/s?
c) Se levarmos 2 segundos para levantar um bloco de 8 Kg a uma
altura de 1 metro, qual será a potência ?
d) Cite 2 tipos diferentes de energia, exemplificando-os.
e) Qual o tipo de conversão de energia envolvida nos seguintes
eventos:
* andar de bicicleta
* moinho de vento