Energia:
Por: Tiago S.
13 de Fevereiro de 2021

Energia:

caracterização e utilizações

Física ENEM Pré-Vestibular Ciências da Natureza

     Definir de modo correto "energia" não é algo simples ou trivial, embora seja possível notar a existência de diversos modos de energia na natureza e no cotidiano humano com a utilização rotineira nas casas das pessoas; nos transportes; nas indústrias; na produção agrícola e; no comercio.

     O termo energia é derivado da língua grega e pode ser, numa tradução livre, definida como “trabalho interno”¹, sugerindo que energia é algo intrínseco ou essencial a um corpo. É certo afirmar, com base nesta definição, que a energia não pode ser criada, nem destruída, como disse Lavoisier, “na natureza, nada se cria, nada se perde, mas, tudo se transforma”².

     Na linguagem cotidiana costuma-se dizer que “os alimentos possuem energia” ou quando há uma interrupção no fornecimento de eletricidade que “a energia (elétrica) acabou”. De fato, estes são dois exemplos simples da afirmação de que é fácil perceber a energia, mas não a definir.

     Contrair um músculo para mover uma parte do corpo ou aquecê-lo; para realizar fotossíntese em um vegetal; manter o ciclo da água ou; movimentar as correntes de ar, formando os ventos é necessário haver energia.

     De maneira mais clara, vide os exemplos relacionados após cada uma das definições explicadas, onde se busca esclarecer que cada forma de energia se converte em uma outra modalidade ou modal.

 

Energia mecânica

 

            A energia mecânica é, conceitualmente,  a soma das energias potencial e cinética, ou seja, conforme a energia potencial se modifica ou se transforma, a energia cinética amplia seu valor.

            Matematicamente pode-se representar a energia mecânica com uma soma simples:

 

 

Energia potencial e energia cinética

 

            É a energia de um determinado sistema em que existe relação entre corpos considerando o posicionamento de um certo corpo. Por exemplo um certo corpo está parado no alto de um sistema, porém, este não se move. Ao cair, este corpo passa a ter energia cinética, que é a energia associada ao movimento.

            A energia potencial, estando relacionada à gravitação, pode ser demonstrada pela equação a seguir, em que m é o valor da massa em quilogramas - kg; g é a aceleração da gravidade em m/s² e; h é a altura em metros - m:

 

 

            A energia potencial também pode ser relacionada a um corpo elástico, em que k é a constante elástica da mola e;   é a deformação da mola em metros, e cuja equação permite deduzir que:

 

 

            Quanto à energia cinética, que se deve atentar que a equação relaciona a massa, em quilogramas, e o quadrado da velocidade, em metros por segundo – m/s, é descrita por:

 

 

Energia térmica

 

            A energia térmica é o calor em trânsito, quer dizer que um sistema que possui maior quantidade de calor terá redução desta energia passando calor a um sistema que tenha menos calor, constituído um equilíbrio entre as energias térmicas dos sistemas envolvidos. É relacionada às partículas constituintes da matéria, por isto, sua equação considera para a energia interna (U) o número de mols – n; a constante dos gases ideais – R – em J / mol K e; a temperatura em Kelvin – K. Admite-se que este fenômeno ocorre em sistemas gasosos, portanto:

 

 

Energia elétrica

 

            Esta energia relaciona o tráfego de elétrons em um sistema, normalmente sólidos condutores como os metais o são, já que a eletricidade pode ser conduzida em soluções aquosas (a água que encontramos normalmente, onde estão dissolvidos sais minerais que conduzem eletricidade), ou até pela atmosfera em situações específicas.

            Dentre os fenômenos elétricos podem ser relacionados os fenômenos naturais, como os relâmpagos e os raios, e os fenômenos induzidos como a transformação de energias, como as energias químicas e mecânicas, em eletricidade em motores geradores, usinas hidroelétricas, usinas térmicas e termonucleares.

            Tal modalidade de energia é um facilitador para a compreensão de que a energia não pode ser criada nem destruída, com se mencionou no início deste texto, pois, em todos os exemplos citados no parágrafo anterior, foi utilizada a transformação de uma ou mais modalidades de energias para se obter eletricidade.

            Geradores podem produzir eletricidade por combustão, fazendo o eixo de um motor girar e produzir atrito, convertendo energia química em energia mecânica e, posteriormente, em eletricidade e, além disto;  a presença de ímãs, gerando campos eletromagnéticos que também geram movimento e consequente atrito.

            Em usinas hidroelétricas, a queda de água em uma cachoeira movimenta as águas (conversão de energia potencial em cinética) fará girar o eixo de uma turbina (energia cinética rotacional).

            Nas usinas termoelétrica, pode-se converter energia térmica em eletricidade com o uso de calor. Este calor pode ser oriundo da queima de combustíveis fósseis com o óleo diesel e o carvão ou da fissão nuclear, que é a separação das partículas constituintes do núcleo atômico, no caso das centrais nucleares ou termonucleares.

 

Energia química

 

            É a energia obtida desde a quebra da ligação química, podendo-se obter luz e calor. Pode ser notada nas combustões e na energia presente nos alimentos, esta última, toma forma potencial quando é armazenada pelos organismos.

            A eletroquímica, que é a transferência de elétrons em transformações químicas, é uma disciplina físico-química que aplica conceitos amplos de energia química para obtenção e armazenamento  de eletricidade, como ocorre em pilhas e baterias.

            Atualmente pode-se converter energia química em eletricidade por meio da decomposição de biomassa, formada por resíduos orgânicos depositados em aterros sanitários, esgotos e os resíduos da produção agropecuária. Este material, se coletado de modo adequado, pode ser queimado de modo seguro e pouco poluente para gerar eletricidade e reduzir os efeitos do efeito estufa.

 

Energia eólica

 

            É a energia dos ventos, que pode, por exemplo, ser convertida em eletricidade quando um sistema constituído de um eixo dotado de uma hélice, novamente convertendo a energia cinética rotacional, além de fazer mover embarcações como veleiros.

            A energia eólica constitui uma alternativa minimamente sustentável de geração de eletricidade, sendo utilizada em suplementação ao sistema tradicionalmente hidroelétrico brasileiro, em localidade que contam com parques eólicos, como àquele da cidade de Osório, no Rio Grande do Sul.

 

Considerações finais

 

            Evidentemente, há tantas outras formas de energias na natureza, além destas resumidas aqui, entretanto, o que se buscou fazer neste breve documento, foi realizar a introdução ao tema, e não trazer definições completas e, logicamente, aprofundadas.

            Tantas outras definições ficaram de fora por serem ou rebuscadas ou ainda demasiadas refinadas para a proposta inicial, porém, as definições de energia que, são mais enriquecidas, serão tratadas em momento oportuno.

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Tiago S.
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Tiago S.
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Física - Geral Acompanhamento em Física Física para Ensino Médio
Graduação: Licenciatura em Química (Instituto Federal de São Paulo (IFSP))
Professor ensina química, física, matemática, biologia e ciências. Pré-vestibular, enem, reforço escolar.
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