Capítulo 7 A Energia Térmica

Prévia do material em texto

CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 1 
Prof. Avanir Lessa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 
 
 
 
 
 
 
 
PROFESSOR: AVANIR CARLOS LESSA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tatuapé 
Victor Civita 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 2 
Prof. Avanir Lessa 
Capítulo 7 A Energia Térmica 
 
7.1 Introdução 
 
Energia térmica é uma forma de energia que está relacionada com as altas temperaturas e o 
calor. 
 
Usina Termoelétrica, central termoeléctrica ou simplesmente termoelétrica ou termelétrica é 
uma instalação industrial utilizada para a geração de energia elétrica, através de um processo no qual a 
energia é liberada a partir de produtos combustíveis, com bagaços, madeira, óleo combustível, óleo diesel, 
gás natural, carvão natural e urânio enriquecido, enfim, pela queima de algum tipo de combustível 
renovável ou não renovável. 
 
As formas de produção de energia são praticamente iguais, variando apenas os combustíveis para 
as respectivas usinas, que podem ser: usina a óleo, usina a carvão, usina nuclear e usina a gás. 
No Brasil, a energia termoelétrica é um recurso estratégico, pois supre as necessidades energéticas 
durante os períodos de seca, quando as hidroelétricas não atendem toda a demanda. Para satisfazer a 
matriz energética brasileira na produção de eletricidade em falta das usinas hidrelétricas, cerca de 50 
usinas termoelétricas estão espalhadas por vários estados brasileiros, entretanto, mesmo quando operam 
em plena capacidade, geram cerca de 15 mil MW de energia (Megawatts), ou seja, 7,5% do total 
consumido no País. 
 
A energia térmica é formada como consequência da energia cinética (movimentação) das 
moléculas e partículas de um determinado corpo. Quanto maior o movimento destas partículas, maior será 
a temperatura e, consequentemente, mais intensa será a energia térmica liberada. 
A energia térmica ou energia interna é definida como a soma da energia cinética e potencial 
associada aos elementos microscópios que constituem a matéria. Os átomos e moléculas que formam os 
corpos apresentam movimentos aleatórios de translação, rotação e vibração. Este movimento é chamado 
de agitação térmica. 
A variação de energia térmica de um sistema ocorre através de trabalho ou de calor. 
A Termodinâmica é a área de pesquisa responsável por estudar a energia térmica. 
Num exemplo prático, de acordo com os princípios da Termodinâmica, quando dois corpos com 
temperaturas diferentes estão em contato, depois de certo tempo, nota-se que ambas as temperaturas se 
igualam. 
O corpo com temperatura mais elevada transfere calor, ou seja, energia térmica, para o corpo de 
temperatura mais baixa. 
Benjamim Thompson e James Prescott Joule foram alguns dos pioneiros neste ramo de estudo. 
Aliás, joules (J) passou a ser utilizado como o nome da unidade de medida quando se trata do calor como 
energia, segundo o sistema internacional da Termodinâmica. 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 3 
Prof. Avanir Lessa 
As Usinas Termoelétricas produzem eletricidade com base na energia térmica. Este processo 
requer a utilização de matérias-primas combustíveis (como o petróleo, a gasolina, o gás natural ou o 
carvão). 
 
 
Usina Termelétrica de Três lagoas – MG 
 
7.2 A Energia Térmica, Calor e Temperatura 
 
O calor consiste justamente na transmissão da energia térmica de um corpo para outro. Este 
processo pode ser feito por meio de radiação, condução ou convecção. 
 
O controle do fluxo de energia elétrica entre dois ou mais sistemas elétricos distintos, sempre foi 
uma das grandes preocupações dos engenheiros ao longo da história da Engenharia Elétrica. 
 
Para realizar tal controle, sempre foram empregados métodos que permitissem rendimentos 
elevados com vida útil elevada, visto que, normalmente eles são empregados no tratamento de potências 
elevadas. 
 
As relações entre potência e energia são indicadas abaixo: 
 
1 W = 0,239 cal/s 
1 W.s = 1 J 
1 cal = 4,187 J 
 
 
 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 4 
Prof. Avanir Lessa 
A transmissão de calor por condução ocorre somente na presença de matéria e pode ser 
interpretada como o transporte de calor e uma molécula para outra. 
 
 
 
Na transmissão por radiação uma parte de energia contida em um corpo é transformada em energia 
radiante e transportada através do espaço, até encontrar outro corpo, onde então uma parte ou toda a 
energia é transformada novamente em calor. 
 
 
A transmissão de calor por convecção é o processo que ocorre quando as partículas de matéria 
mudam a sua posição no espaço. Verifica-se nos gases e nos líquidos, sendo acompanhada da condução 
de calor de partícula para partícula, a menos que a temperatura seja constante em cada ponto do fluído. 
 
 
 
Na convecção há de se distinguir a convecção natural e forçada. Na convecção natural a diferença 
de temperatura existente entre os pontos do fluido dá origem a diferentes densidades do fluido nestes 
pontos, originando-se uma corrente de convecção, em função do deslocamento das partículas mais densas 
para baixo e das menos densas para cima. Outras vezes se estabelece uma diferença de pressão externa, 
chama-se a este processo especialmente de convecção forçada. 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 5 
Prof. Avanir Lessa 
O calor consiste justamente na transmissão da energia térmica de um corpo para outro. Este 
processo pode ser feito por meio de radiação, condução ou convecção. 
 
 
 
O controle do fluxo de energia elétrica entre dois ou mais sistemas elétricos distintos, sempre foi 
uma das grandes preocupações dos engenheiros ao longo da história da Engenharia Elétrica. 
 
Para realizar tal controle, sempre foram empregados métodos que permitissem rendimentos 
elevados com vida útil elevada, visto que, normalmente eles são empregados no tratamento de potências 
elevadas. 
 
As relações entre potência e energia são indicadas abaixo: 
 
1 W = 0,239 cal/s 
1 W.s = 1 J 
1 cal = 4,187 J 
 
A transmissão de calor por condução ocorre somente na presença de matéria e pode ser 
interpretada como o transporte de calor e uma molécula para outra. 
 
Na transmissão por radiação uma parte de energia contida em um corpo é transformada em energia 
radiante e transportada através do espaço, até encontrar outro corpo, onde então uma parte ou toda a 
energia é transformada novamente em calor. 
 
A transmissão de calor por convecção é o processo que ocorre quando as partículas de matéria 
mudam a sua posição no espaço. Verifica-se nos gases e nos líquidos, sendo acompanhada da condução 
de calor de partícula para partícula, a menos que a temperatura seja constante em cada ponto do fluído. 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 6 
Prof. Avanir Lessa 
Na convecção há de se distinguir a convecção natural e forçada. Na convecção natural a diferença 
de temperatura existente entre os pontos do fluido dá origem a diferentes densidades do fluido nestes 
pontos, originando-se uma corrente de convecção, em função do deslocamento das partículas mais densas 
para baixo e das menos densas para cima. Outras vezes se estabelece uma diferença de pressão externa, 
chama-se a este processo especialmente de convecção forçada. 
 
7.3 A Energia Térmica no Mundo 
 
Conforme explanado, a geração térmica é responsável por cerca 80% da energia elétrica gerada no 
mundo, sendo 67% a partir de combustíveis fósseis e 13% a partir de usinas nucleares. 
Portanto, éde fundamental importância o estudo da geração térmica porque, apesar dela 
representar menos de 20% da geração de energia elétrica atualmente no Brasil, sua participação deverá 
dobrar nos próximos cinco anos conforme diversos estudos de planejamento do ONS e do MME. 
A geração térmica converte energia química ou nuclear dos combustíveis em energia elétrica. 
Isto ocorre em três fases distintas: 
 A energia química do combustível é transformada em calor através da queima do combustível 
ou a energia atômica do combustível é transformada em calor através da fissão nuclear. 
 
 O calor produzido é transformado em trabalho mecânico por uma máquina térmica. 
 
 O trabalho mecânico, produzido pela máquina térmica, é transformado em energia elétrica 
pelo gerador elétrico. 
O gráfico a seguir apresenta a transformação de energia térmica no mundo em geração de energia 
elétrica. 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 7 
Prof. Avanir Lessa 
7.4 A Energia Térmica no Brasil 
 
A Energia Termelétrica no Brasil é produzida a partir de uma instalação industrial (usina 
termelétrica) usada para geração de energia elétrica a partir da energia liberada por qualquer produto que 
possa gerar calor, como bagaço de diversos tipos de plantas, restos de madeira, óleo combustível, óleo 
diesel, gás natural, urânio enriquecido e carvão natural. 
Assim como na energia hidrelétrica, em que um gerador, impulsionado pela água, gira, 
transformando a energia potencial em energia elétrica, nas termelétricas a fonte de calor aquece uma 
caldeira com água, gerando vapor d'água em alta pressão, e o vapor move as pás da turbina do gerador. 
No ano de 2018, a potência instalada de geração de energia elétrica no Brasil ficou assim dividida: 
hidrelétrica, 60,33 %; termelétrica, 26,21%; eólica, 7,91%; nuclear, 1,26%; e solar, 0,71%. O gráfico a 
seguir apresenta a matriz elétrica brasileira em 2017. 
 
 Matriz Energética Brasileira 2017 (BEN,2018) 
As usinas termelétricas foram responsáveis por 22% da energia elétrica gerada no ano de 2017 no 
Brasil. A fonte hidráulica foi responsável por 65,22% do total e as eólicas responderam por 7,3%. 
 
Em 2018, havia 3.004 empreendimentos gerando energia através de termelétricas, com potência 
instalada de 43.529.113 KW. Outros 28 encontravam-se em construção, que acrescentarão mais 3,73 GW. 
 
Em 2017, os maiores produtores de energia termelétrica no Brasil foram: Rio de Janeiro, São 
Paulo, Ceará, Maranhão, Pernambuco, Mato Grosso do Sul e Espirito Santo. 
 Em 2016, as 70 maiores usinas, com potência igual ou superior a 100 MW, estavam localizadas em 
vários estados brasileiros, sendo a maioria situada nos estados do Rio de janeiro (8 usinas – 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 8 
Prof. Avanir Lessa 
5.390MW); Bahia (8 usinas – 1.409MW); Maranhão (6 usinas – 1.543MW); São Paulo (6 usinas – 
1.409MW) e Pernambuco (5 usinas – 1.394MW). 
7.5 Vantagens e Desvantagens da Energia Nuclear 
 
As vantagens e desvantagens da energia térmica são muitas, porém um dos aspectos relevantes é 
quando se considera a energia elétrica de origem térmica por queima de combustíveis. 
 
7.5.1 Vantagens da Energia Térmica na Geração de Energia Elétrica 
 
 Pode ser obtida a partir do sol (energia solar), não poluindo o meio ambiente. 
 
 Obtida a partir da queima de lenha, uma matéria-prima barata e encontrada em qualquer 
lugar. 
 
 Pode ser obtida através do gás natural, que é menos poluente do que os derivados do 
petróleo, carvão e também através da biomassa, tais como bagaço de cana, de laranja 
e/outros materiais de origem orgânica. 
 
 É uma alternativa rápida e barata para a produção de energia elétrica, em comparação com 
as hidroelétricas, por exemplo. 
 
 Dependendo do tipo de matéria prima utilizada, pose ser uma energia renovável. 
 
7.5.2 Desvantagem da Energia Térmica na Geração de Energia Elétrica 
 
 A queima dos combustíveis fósseis, utilizados para obter esta energia, causa muita 
poluição. 
 
 Libertação de grandes quantidades de gás carbônico (CO2). 
 
 Ajuda no aumento do efeito estufa. 
 
 Provoca desmatamento e derrubada inconsciente de florestas para extrair madeira. 
 
 Elevado consumo de água. 
 
 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 9 
Prof. Avanir Lessa 
7.6 Principais Usinas Térmicas no Brasil 
 
As principais usinas térmicas no Brasil estão divididas pelo tipo de combustíveis que consomem, 
embora que as maiores consomem combustíveis fósseis como o petróleo e o gás natural. Entretanto, uma 
usina nuclear pode gerar, no Brasil, 1300 MW, o que é uma potência muita alta para usinas térmicas. 
 
A geração de energia de origem fóssil, no Brasil, encontrava-se distribuída nas seguintes fontes: 
 
Fonte Usinas 
Potência 
Outogarda (KW) 
Potência 
Fiscalizada (KW) 
% 
Petróleo 2.260 10.654.676 10.122.050 37,23 
Carvão 
mineral 
26 3.727.470 3.727.470 13,03 
Gás 
natural 
166 14.088.179 12.993.699 49,23 
Outros 
Fósseis 
1 147.300 147.300 0,51 
Total 2453 28.617.625 26.990.520 100 
 Fonte: BIG - Banco de Informações de Geração (ANEEL) 
 
No tocante ao uso de derivados de petróleo, havia 2.157 empreendimentos utilizando óleo diesel, 
equivalente a 46% da energia gerada; enquanto 78 usinas usavam óleo combustível, ou 40,79% da energia 
elétrica gerada por meio de derivados de petróleo. 
 
Têm destaque dentre as usinas movidas a carvão: 
 
 Usina Termelétrica do Pecém (CE). 
 Complexo Termoelétrico Jorge Lacerda (SC). 
 Complexo Termelétrico de Candiota (RS). 
 Usina Termelétrica do Porto do Itaqui (MA). 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 10 
Prof. Avanir Lessa 
Em 2018, 166 usinas termelétricas no Brasil utilizavam gás natural como combustível, sendo este 
principal a principal fonte do setor. A Petrobrás é proprietária de 53% da potência instalada de 
termelétricas a gás natural. 
 
Em 2017, a geração termelétrica foi responsável por 46% da demanda total de gás natural no país, 
enquanto que a demanda industrial foi de 43% e a automotiva foi de 5%. 
 
Em 2017, o país produziu 69% da demanda interna pelo combustível. 27% do gás foi importado 
da Bolívia e 4% foi importação de GNL. O contrato de importação com a Bolívia prevê o fornecimento 
de até 30 milhões de metros cúbicos. 
 
A produção de gás natural no Brasil em julho totalizou 115 milhões de metros cúbicos por dia 
(m3/d) em 2017. Os campos marítimos produziram 95,2% do petróleo e 77,6% do gás natural.[11] A 
produção do pré-sal correspondeu a 48,2% do total produzido no Brasil, com perspectivas de ampliação 
da produção de gás natural. 
 
Os maiores estados produtores em 2017 foram: Rio de Janeiro (46%); São Paulo (17%); 
Amazonas (12%); Espírito Santo (9%); Bahia (6%); Maranhão (5%); Sergipe/Alagoas (3%); Ceará/Rio 
Grande do Norte (1%). 
 
Algumas das usinas movidas a gás natural no Brasil são: o Complexo Termelétrico 
Parnaíba (1.428 MW), no Maranhão; a Usina Termelétrica de Cuiabá; a Usina Termelétrica 
Camaçari (BA); a Usina Termelétrica Luiz Carlos Prestes, em Três Lagoas (MS); Usina Termelétrica 
Mauá 3, em Manaus (AM); a Usina Termelétrica de Juiz de Fora; dentre outras. 
 
O gasoduto Urucu-Coari-Manaus atende as usinas Manauara, Tambaqui, Jaraqui, Aparecida, 
Mauá, Cristiano Rocha e Ponta Negra, gerando 760 MW de energia elétrica. 
 
Em 2018, havia 549 empreendimentos que exploravam fontes energéticas de origem de biomassa, 
com potência instalada de 14.548.593 KW,correspondente a 8,81% do total da matriz elétrica brasileira. 
Do ponto de vista energético, a biomassa pode ser considerada como qualquer matéria orgânica que possa 
ser transformada em energia mecânica, térmica ou elétrica. De acordo com a sua origem, pode ser: 
florestal (madeira, principalmente), agrícola (soja, arroz, milho, cana-de-açúcar, entre outras) e rejeitos 
urbanos e industriais (resíduos sólidos ou líquidos). 
 
Os tradicionais combustíveis fósseis, embora também tenham origem na vida orgânica, não são 
contabilizados como biomassa, em razão de serem resultado de várias transformações que requerem 
milhões de anos para acontecerem. 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 11 
Prof. Avanir Lessa 
Dessa forma, ao contrário dos combustíveis fósseis, a biomassa é uma fonte de energia renovável, 
podendo ser produzida pela atividade humana, seja pelo aproveitamento de materiais descartáveis ou pelo 
cultivo. É utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão de material orgânico 
produzido e acumulado em um ecossistema. 
 
Considerada uma fonte menos poluente (ciclo natural de carbono neutro, devolvendo à natureza 
apenas o carbono que a planta usou para crescer), a geração de energia de origem de biomassa 
encontrava-se assim distribuída: 
Fonte Usinas 
Potência 
Outorgada(kW) 
Potência 
Fiscalizada(kW) 
% 
Floresta 95 3.160.730 3.149.175 21,55 
Resíduos 
sólidos urbanos 
20 134.631 131.551 0,92 
Resíduos 
animais 
14 4.481 4.481 0,03 
Biocombustíveis 
líquidos 
3 4.670 4.670 0,03 
Agroindustriais 417 11.365.651 11.258.716 77,47 
Total 549 14.670.163 14.548.593 100 
 Fonte: BIG - Banco de Informações de Geração (ANEEL) 
 
Com relação à fonte "Floresta", 80,69% do total da energia era originado de licor negro; 13,46% 
teve origem resíduos florestais; 3,72% como gás de alto forno- biomassa; e 1,37% como carvão vegetal. 
 
No tocante à fonte "Agroindustriais", 99,31% era originário de bagaço de cana de açúcar. O 
bagaço de cana é aproveitado como combustível das caldeiras, gerando vapor para aquecimento e para 
geração de energia elétrica para consumo na usina e para venda às concessionárias de energia elétrica. 
 
A respeito da fonte "Biocombustíveis líquidos", 93,15% teve com fonte óleos vegetais; e 6,85% 
o etanol. 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 12 
Prof. Avanir Lessa 
Alguns exemplos de usinas movidas a biomassa são: a Usina Klabin Celulose, em Ortigueira (PR), 
Usina Suzano Mucuri (BA), Usina Aracruz (ES) e Usina Suzano Maranhão, em Imperatriz (MA), que 
utilizam licor negro; a Usina Barra Bioenergia (SP), a Usina Caçu I (SP), Usina Eldorado (MS) e Usina 
Porto das Águas (GO), que utilizam bagaço de cana; Termoverde Caieiras (SP), Usina São João Biogás 
(SP) e Usina Salvador (BA), que utilizam biogás. 
 
De uma forma geral as maiores usinas de termelétricas são: 
 
 Termoelétrica Cuiabá I (Cuiabá-MT) 
Potência instalada: 470 MW 
 
 Termoelétrica de Uruguaiana (Uruguaiana-RS) 
Potência instalada: 480 MW 
 
 Termoelétrica de Araucária (Araucária-PR) 
Potência instalada: 410 MW 
 
 Termoelétrica Norte Fluminense (Macaé-RJ) 
Potência instalada: 740 MW 
 
 Termoelétrica Muricy (Camaçari-BA) 
Potência instalada: 147 MW 
 
 Termoelétrica Euzébio Rocha (Cubatão-SP) 
Potência instalada: 220 MW 
 
 Termoelétrica Termoceará (Caucaia-CE) 
Potência instalada: 220 MW 
 
 Termoelétrica Bahia I (Camaçari-BA) 
Potência instalada: 32 MW 
 
 Termoelétrica Aureliano Chaves (Ibirité-MG) 
Potência instalada: 226 MW 
 
 .Termoelétrica Juiz de Fora (Juiz de Fora-MG) 
Potência instalada: 87 MW 
 
 Termoelétrica Luís Carlos Prestes (Três Lagoas-MS) 
Potência instalada: 386 MW. 
 
 7.7 Os Impactos Ambientais 
 
As usinas termelétricas provocam impacto ambiental, interferindo tanto na qualidade do ar quanto 
da água. As chaminés expelem gás carbônico e fumaça com partículas sólidas que podem provocar 
doenças respiratórias, além de gases que aumentam a acidez da chuva. O impacto varia conforme o tipo 
de combustível utilizado. 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 13 
Prof. Avanir Lessa 
Por exemplo, o carvão é mais poluente que o gás natural. Também se verifica que as usinas 
utilizam a água do mar, de rios e de lençóis freáticos para resfriamento de caldeiras. A água é devolvida 
ao meio ambiente com temperaturas mais elevadas, afetando a vida marinha e o ecossistema de rios. 
 
No ano de 2016, a geração de energia através de gás natural, petróleo e carvão mineral produziu 
cerca de 42 milhões de toneladas de CO2 ou equivalente. Para cada GWh gerado, foram cerca de 49 
toneladas, segundo levantamento do Observatório do Clima. 
 
Segundo o último relatório nacional da entidade, as usinas termelétricas foram responsáveis por 
15% das emissões de todo o setor de Energia – que inclui transportes, indústria e produção de 
combustíveis. Tal valor equivale a cerca de 3% das emissões totais do País em 2015, segundo a Empresa 
de Pesquisas Energéticas (EPE), vinculada ao Ministério de Minas e Energia. 
 
Tal impacto, entretanto, poderia ser reduzido com o uso de energia originada da biomassa, 
considerada uma fonte menos poluente. 
 
Entre os impactos relacionados com a biomassa estão o desmatamento e a destruição de habitats 
para aumento da área de plantio; a degradação ambiental causada pelo uso de fertilizantes e pesticidas na 
lavoura da cana e pelo manejo de dejetos gerados na produção, como o vinhoto; e a ocupação de terras 
que poderiam ser destinadas à produção de alimentos. 
 
 
 
 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 14 
Prof. Avanir Lessa 
7.8 Princípio de Funcionamento 
 
O funcionamento de uma usina termoelétrica, termelétrica ou também chamada de usina térmica 
ocorre da seguinte forma: 
 
 A queima do combustível propicia o aquecimento de água armazenada no reservatório. 
 
 O que forma um vapor. 
 
 Por sua vez, é direcionado para as turbinas do gerador responsável pela produção de 
eletricidade. 
Basicamente, nas termelétricas, a caldeira é aquecida com água e produz vapor, o qual, em alta 
pressão, move as pás da turbina do gerador. A energia nuclear, por meio de reações nucleares, também é 
uma fonte de calor para aquecer a água. Por sua vez, após ter movimentado as turbinas, o vapor é 
conduzido a um condensador que será resfriado para ser reutilizada em um novo ciclo. 
Na realidade, a eletricidade é produzida a partir da energia cinética obtida pela passagem do vapor 
pela turbina, transformando a potência mecânica em potência elétrica. A energia gerada é transmitida 
através de cabos, que por sua vez é levada aos transformadores, onde tem sua tensão levada a níveis 
adequados para utilização pelos consumidores. Daí, a energia é distribuída para consumo. 
Confira o esquema a seguir: 
 
 
 
Os tipos de turbinas utilizados em usinas térmicas são: 
 
o Turbina a gás: 
 
A dilatação dos gases resultantes da queima do combustível ativa a turbina a gás, a qual 
está diretamente acoplada ao gerador onde é transformada em potência elétrica. 
 
o Turbina a vapor: 
 
Funciona tal qual uma Usina Termelétrica convencional, todavia, a mudança da água em 
estado liquido para vapor é feita a partir do reaproveitamento do calor dos gases da turbina 
a gás, os quais recuperam o calor na caldeira. 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 15 
Prof. Avanir Lessa 
Pode-se dizer que a geração de eletricidade por meio da energia nuclear é uma geração térmica, 
pois, o combustível nuclear é para aquecimentoda água que passa no reator para receber o calor da reação 
nuclear. 
 
 
 
 
7.9 A Energia Térmica e Equações 
 
A energia térmica e o calor é medida em unidades de energia: o Joule no sistema SI, ou de forma 
alternativa a caloria, esta última certamente mais adequada à medida de calor e não da energia térmica 
propriamente dita. 
 
Embora a temperatura absoluta também possa ser medida em (sub) unidades de energia, essa é 
contudo medida em kelvin, unidade essa que difere daquela apenas por um fator igual à unidade atrelada 
à constante de Boltzmann. 
 
A definição de caloria é a quantidade de calor (energia) necessária para elevar-se 1 grama de água 
de 14,5 graus Celsius (°C) para 15,5 °C. 
 
Em linguagem matemática a energia térmica é definida como: 
𝐸 é = ∑𝐸 
 
Para sistemas onde vale o princípio da equipartição da energia, o que aplica-se a vários sistemas 
termodinâmicos, ela pode ser expressa por: 
 
𝐸 é = rN 
 
CURSO DE TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS 16 
Prof. Avanir Lessa 
Onde: 
 KB corresponde à constante de Boltzmann. 
 N corresponde ao número de partículas no sistema. 
 T corresponde à temperatura absoluta do sistema. 
 r corresponde ao número de graus de liberdade por partícula do sistema, podendo r assumir 
valores entre r = 9, três graus de translação, três de rotação e três de vibração. Para sistemas 
compostos por partículas mais complexas e r = 3 nos sistemas tridimensionais mais simples, 
compostos por partículas pontuais com três graus de translação apenas.