AULA 8 - Energia evolução do seu aproveitamento

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Ciências do Ambiente
Aula 8: Energia – evolução do seu aproveitamento
Apresentação
Nesta aula, continuaremos o estudo da energia, passando a observar que ela começou a ser aproveitada pelo homem sob
a forma de energia mecânica, convertendo a energia obtida dos alimentos em trabalho e modi�cando essa dinâmica a
partir da descoberta do fogo.
Discutiremos acerca das descobertas realizadas por estudiosos, que levaram aos moinhos de vento, às máquinas a vapor,
e, com a Revolução Industrial, levou a grandes aplicações e à descoberta de outras formas de energia, como os
combustíveis fósseis (carvão mineral e petróleo) e a energia nuclear.
Objetivos
Identi�car as primeiras formas de utilização da energia;
Analisar a evolução da energia até a energia nuclear.
Evolução humana
 Fonte: Wikipedia
Na Pré-história, o homem possuía hábitos diurnos porque não havia formas arti�ciais de iluminar as noites até o surgimento do
fogo, obtido por meio do uso de um ramo de vegetal resinoso.
Desde o domínio do fogo, o homem passou a ter a possibilidade de se manter aquecido e de realizar mais atividades após o
pôr do sol. Naquele período, o homem empreendia suas atividades de caça e coleta de alimentos, e possuía um baixo consumo
energético (quase 84% menor do que nos dias atuais), e transformava apenas 20% deste consumo em energia mecânica.
Com a evolução humana, passou a existir mais controle do meio ambiente, progresso técnico e crescimento demográ�co.
Desde então, o homem passou a utilizar energia dos conversores biológicos , por meio do desenvolvimento da agricultura e
da pecuária, consideradas as primeiras formas de armazenamento de energia excedente.
A apropriação de solos férteis no Oeste e Sudoeste da Ásia, e em vales aluviais como o Tigre, o Eufrates e o Nilo levaram ao
surgimento de grandes civilizações que utilizaram energia de conversores vegetais, por meio da técnica de agricultura irrigada
de cereais, que eram guardados e garantiam o armazenamento de energia na forma de alimentos.
Outras formas de energia do período foram o uso de escravos como força motriz e o uso de ventos como conversor
energético, com barcos à vela para navegação, entre outros.
 
A partir da Idade Média, com o desenvolvimento de áreas como a Matemática, a Geogra�a, a Física, a Geometria e a
Engenharia, houve a descoberta e o aprimoramento de novas formas de uso de energia, além do desenvolvimento de
dispositivos complexos para o aproveitamento da energia contida nos ventos e no vapor.
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Arquimedes criou alavancas, mecanismos para a movimentação de objetos
pesados e descobriu o Princípio da Hidrostática, em que todo corpo que está
imerso em um �uido sofrerá uma ação de força verticalmente para cima, cuja
intensidade é igual ao peso do �uido deslocado pelo corpo.
 Fonte: Wikipedia
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Vento
 Fonte: Freepik
Apesar de ter sido usado inicialmente nas navegações, o vento, cuja energia já era aproveitada, pode ser considerado uma
forma indireta de energia solar, visto que é resultante da movimentação do ar quente que sobe e se desloca, sendo um
efeito permanente da dinâmica do planeta.
Os egípcios utilizavam velas como auxílio para as embarcações a remo, e os fenícios usavam o barco movido em sua
totalidade por velas. Em sociedades como a da Pérsia, constam variados dispositivos movidos a vento, como o emprego
de moinho de ventos para a moagem dos grãos, e para a irrigação, pelo uso de bombeamento da água.
Com a ocorrência das Cruzadas, as grandes invenções dos períodos anteriores foram difundidas e aprimoradas, com o
uso ampliado para diferentes setores, como as indústrias têxteis, metalúrgicas e madeireiras.
Os moinhos de vento foram aprimorados com o eixo de rotação horizontal e as quatro pás em sua estrutura, passando a
ser utilizados para a drenagem de pântanos e lagos e para a fabricação de papel e extração de azeite.
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Vapor
 Fonte: Freepik
O uso do vapor como forma de energia demandou mais estudos ao homem, visto que foi necessária a construção de
máquinas e, por consequência, maior desenvolvimento da área de mecânica.
Com a ocorrência de alagamentos em minas de carvão e de ferro, que içavam baldes de água, iniciou-se a construção das
primeiras máquinas de vapor, que passaram a ser utilizadas dentro das minas, e apenas após 75 anos de uso se tornaram
inoperantes por conta da excessiva profundidade das minas.
Depois da perda de operação das máquinas a vapor nas minas, James Watt alterou sua estrutura de êmbolo de movimento
alternado e linear para giratório, o que levou à criação de uma fonte universal de energia e permitiu o acionamento de navios,
locomotivas, serrarias, cerâmicas, drenagens e diversas outras atividades.
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Carvão
 Fonte: Freepik
Com a Revolução Industrial, o homem iniciou o uso dos
combustíveis fósseis, sendo que o primeiro a ser descoberto
foi o carvão, que passou a substituir a madeira nas
operações de combustão direta para a combustão nas
máquinas a vapor desenvolvidas por Watt.
O carvão mineral é uma massa negra formada por troncos,
raízes, galhos e folhas de árvores que, após morrerem,
�caram encobertas por fundos lodosos, que com as
condições de pressão da terra e o passar do tempo
transformaram essa mistura, que foi a principal fonte
primária de energia mundial até 1961.
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Petróleo
 Fonte: Freepik
Em 1859, o ouro negro, como era chamado, foi descoberto nos Estados Unidos e, a partir de então, teve início a industrialização
do petróleo, sendo aproveitado todo o petróleo que a�orava na superfície graças à constante movimentação no subsolo
(quando não encontrava formações rochosas).
O petróleo também é um tipo de combustível fóssil, com origem de vida aquática animal acumulada nos leitos oceânicos
cobertas por sedimentos. Com o surgimento dos automóveis, teve seu uso mais amplo.
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1930 marcou o início da indústria
petroquímica, que levou à produção de
diferentes subprodutos para a produção de
equipamentos e objetos, além de levar à
produção dos derivados do petróleo (gás
liquefeito, gasolina, naftas, óleo diesel,
querosene, óleos combustíveis, asfalto,
lubri�cantes, solventes, para�nas, coque de
petróleo e resíduos.
Apesar da sua ampla utilização e do
desenvolvimento de sua indústria, após a
ocorrência de duas crises do petróleo (1973 e
1978), houve uma mudança em sua política
internacional, teve início uma discussão
mundial acerca de possíveis fontes
alternativas de energia.
A partir de então, intensi�caram-se os
con�itos existentes no Oriente Médio (onde
existem as maiores reservas de petróleo),
assim como os problemas ocasionados pelas
atividades exploratórias do petróleo, como a
contaminação do meio ambiente por meio de
gases tóxicos, vazamentos de solventes
orgânicos, o que levou a grandes desastres
ambientais.

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Eletricidade
Com o telégrafo e os telefones elétricos, deu-se a primeira aplicação da eletricidade e, em 1882, Thomas Edison construiu as
primeiras usinas capazes de gerar energia em corrente contínua para os sistemas de iluminação. Quatro anos depois foi
realizada a primeira transmissão de energia elétrica em corrente alternada.
Tesla desenvolveu o uso da corrente alternada e de sistemas polifásicos, que, em concomitância com o transformador criado
por William Stanley, levou à transmissão a grandes distâncias e o uso doméstico da energia elétrica.
A energia elétrica, por possuir facilidade de transporte e de conversão direta em qualquer tipo de energia, é de extrema
importância, e, nos países mais industrializados, seu consumo foi duplicado a cada década, desde seu surgimento.
Após a Segunda Guerra Mundial, houve uma estagnação nas pesquisas do uso da energia proveniente dos ventos e da energia
elétrica, e as crises petrolíferas e subsequentevariação nos preços do barril do petróleo levou a várias ações governamentais e
a às agências internacionais a buscarem uma diversi�cação das fontes de energia.
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Energia nuclear e o futuro
 Fonte: Wikipedia
Nos anos de 1960, a energia nuclear, já conhecida desde a década de 1940, passou a ser considerada uma matriz energética,
com grandes investimentos.
Nos anos seguintes, a energia nuclear foi abalada pelos problemas ocorridos várias usinas, inclusive na de Chernobil (em
1986). Apesar de representar cerca de 14,8% de toda a produção de energia mundial, gera muitos rejeitos radioativos, que
podem ser classi�cados em rejeitos de baixa, média e baixa atividade.
Pelo que se observa na tendência da evolução do aproveitamento de energia, a energia nuclear continuará sendo amplamente
utilizada pelos países desenvolvidos que não possuem fontes naturais para o uso de energias renováveis, não possuírem uma
boa disponibilidade de terras para a inundação, além de sofrerem com a ausência de ventos. O aprimoramento da energia
nuclear garantirá maior segurança na operação dos reatores e consequente destino apropriado ao lixo radioativo.
Outra ocorrência observada será a transição dos combustíveis fósseis, que serão substituídos por combustíveis biológicos,
que, em países em desenvolvimento, como o Brasil, mostram-se com grande aplicação e produção em larga escala, �cando a
cargo dos governos a adaptação dos veículos.
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Atividades
1) Com relação à evolução do uso de energia, assinale (V) para verdadeiro e (F) para falso nas a�rmações a seguir.
a) Os hábitos diurnos dos homens pré-históricos levaram à descoberta do fogo, visto que precisavam dele para se aquecer e realizar as demais
atividades.
b) As Cruzadas levaram a grandes descobertas na área de energia, visto que foram os responsáveis pela obtenção do carvão e seu
consequente desenvolvimentodo.
c) Os moinhos de vento que antecederam as máquinas a vapor foram muito utilizados para a retirada de água de lagos, sendo desenvolvido
por Arquimedes por meio do Princípio de hidrostática.
d) A indústria petroquímica é responsável por grandes problemas ambientais, seja pela contaminação pelo vazamento de solventes orgânicos
ou pela emissão de muitos gases tóxicos na atmosfera.
2) Comente sobre as principais formas de aproveitamento e conversão de energia antes da ocorrência da Revolução Industrial.
3) Analise as seguintes a�rmações:
I. A energia mecânica é a capacidade de um corpo em produzir trabalho, e pode ser dividida em várias outras; foi a principal
forma de energia utilizada pelo homem, em especial aqueles que viveram na Pré-história.
II. A energia nuclear possui elevados riscos ao meio ambiente, e acidentes como o que ocorreu em Chernobil levaram à
redução em seus investimentos.
III. James Watt foi o grande responsável pelo aprimoramento de grandes invenções, que tiveram seu uso ampliado para
diferentes setores, como as indústrias têxteis, metalúrgicas e madeireiras, sendo que um desses aprimoramentos foi a
introdução do eixo de rotação horizontal e as quatro pás na estrutura dos moinhos de vento.
IV. Tesla desenvolveu o uso da corrente alternada e de sistemas polifásicos, que, em concomitância com o transformador
criado por William Stanley, levou à transmissão a grandes distâncias e o uso doméstico da energia elétrica, que, por
possuir facilidade de transporte e de conversão direta em qualquer tipo de energia, conferiram a ela extrema importância.
Das a�rmações acima,
a) Apenas I, II e IV estão corretas.
b) Apenas I está correta.
c) Apenas I e III estão corretas.
d) Apenas II e IV estão corretas.
e) Apenas III e IV estão corretas.
4) Durante o processo constitutivo da Primeira Revolução Industrial, o _______________ destacou-se como o principal
combustível e fonte de energia. Posteriormente, sobretudo ao longo do século XX, esse papel passou a ser desempenhando
pelo _______________, fato que ocorre até os dias atuais, apesar de seu gradual processo de declínio.
Assinale a alternativa que apresentas as palavras-chaves que completam corretamente o texto acima:
a) Vapor-d’água e gás natural
b) Gás natural e petróleo
c) Petróleo e etanol
d) Carvão mineral e petróleo
e) Carvão mineral e biocombustíveis
5) No ano de 2002 o Jornal O Estado de São Paulo realizou a a�rmação de que assim como a Idade da Pedra chegou ao �m,
não porque faltassem pedras, a era do petróleo também chegará ao �m, e que também não será por falta de petróleo. Baseado
no texto do jornal, responda verdadeiro ou falso para as a�rmações a seguir justi�cando sua resposta.
I. O �m da era do petróleo se associa com a redução e o esgotamento das reservas de petróleo, além da diminuição das
ações humanas sobre o meio ambiente.
II. A era do petróleo só terá o seu �m com sua substituição por fontes alternativas de energia descobertas pelo
desenvolvimento tecnológico.
III. O desenvolvimento dos transportes e o aumento do consumo de energia fará com que o petróleo deixe de ser utilizado.
6) Utilize os números para correlacionar os grupos de verbos às suas categorias de domínio cognitivo:
Conhecimento 1 Compreensão 2 1ª Aplicação 3 2ª Análise 4 3ª Síntese 5 Avaliação 6
a) Apreciar, avaliar, criticar, justi�car, medir
b) Classi�car, esclarecer, examinar, resolver, selecionar
c) Construir, demonstrar, interpretar, produzir, relatar
d) Apontar, de�nir, enumerar, memorizar, reconhecer
e) Construir, demonstrar, interpretar, produzir, relatar
f) Apontar, de�nir, enumerar, memorizar, reconhecer
Notas
Conversores biológicos1
São os alimentos e os animais.
Referências
BUCUSSI, Alessandro Aquino. Introdução ao conceito de energia. Textos de apoio ao professor de física. V.13, n.3, 2006.
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 32 p.
ORNELLAS, Antonio José. A Energia dos tempos antigos aos dias atuais. Conversando sobre Ciências em Alagoas. Maceió:
EDUFAL, 2006. 71 p. Disponível <// www .usinaciencia .ufal .br /multimidia /livros -digitais -cadernos -tematicos /A _Energia _do
s_Tempos _Antigos _aos _dias _Atuais .pdf>. Acesso em maio 2019.
Próxima aula
Diferentes tipos de energia separando-as em renováveis e não-renováveis;
Discussão sobre energia elétrica no Brasil e apresentação das possíveis fontes de energia no futuro.
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