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Formas de Energia: Parte 02 - GRUPO GIMI


GRUPO GIMI

Dando seguimento à primeira parte deste artigo, onde discutimos as formas de energia química, nuclear (incluindo fissão e fusão), e energia térmica, agora exploraremos o magnetismo e outras modalidades energéticas. Aproveite a leitura!


  • Magnetismo

Na física, o magnetismo retrata o fenômeno de atração e repulsão entre dois ou mais objetos, que são mais evidentes e intensos quando materiais classificados como ferromagnéticos ou ímãs permanentes, ou associados a objetos constituídos de metais condutores elétricos com carga em movimento.


Fenômenos elétricos e magnéticos diferenciam-se entre si basicamente pelos seguintes aspectos:


  • A força magnética, em geral, é mais intensa.

  • Fenômenos elétricos são geralmente lapsos de tempo muito curtos enquanto fenômenos magnéticos são duradouros;

  • Corpos eletrizados interagem praticamente com todos os materiais, enquanto corpos magnéticos apenas com poucos materiais, como, por exemplo, ferro, o cobalto e o níquel. A grande maioria dos metais é inerte ao magnetismo, em destaque o Alumínio e aço inox.

  • Os polos (+) e (-) em corpos eletrizados podem ser separados entre si, mas norte e sul de um material magnético são inseparáveis, pois sua relação é mutual, ou seja, para que um exista, o outro deve existir e em mesmas proporções.


O exemplo magnético clássico é o funcionamento de uma bússola, constituída por uma agulha magnética que se orienta ao campo magnético do planeta Terra.


A associação moderna entre magnetismo e a eletricidade, por razões do aprofundamento dos conhecimentos associados aos temas que se revelaram bastante ligados, resultou na ciência do eletromagnetismo, muito bem conhecido e determinado pelas equações de Maxwell.


  • Mecânica/Cinética


Energia mecânica consiste na capacidade de um corpo de realizar trabalho. A totalidade da energia mecânica de um sistema consiste na sua energia cinética, relacionada ao movimento de um corpo, somada à sua energia potencial, relacionada ao armazenamento, podendo ser gravitacional ou elástica.


Em=Ec+Ep ou Em=Ec+Ep

Em um sistema conservativo, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento. A energia mecânica de um corpo corresponde a sua energia cinética mais a sua energia potencial.


Define-se como força conservativa aquela que é capaz de realizar um trabalho independente do percurso realizado.


Trocando em outras palavras: Para carregar um balde de água ladeira acima, o percurso realizado, seja mais curto ou mais longo, a força empreendida para movê-lo cota acima é sempre a mesma. Um exemplo de força conservativa, portanto, é a gravitacional.

Define-se, portanto, força não conservativa uma força dissipativa, e seu exemplo clássico é o atrito, que transforma energia cinética em ruído ou calor.


  • Elétrica


Energia elétrica é a forma de energia baseada na geração de diferenças de potencial elétrico entre dois pontos, que permitem estabelecer uma corrente elétrica entre ambos. Mediante a transformação adequada é possível obter que tal energia se manifeste em outras formas finais de uso direto, em forma de luz, movimento ou calor, segundo os preceitos da conservação da energia.


É uma das formas de energia que a humanidade mais utiliza na atualidade, graças a sua facilidade de transporte, baixo índice de perda energética durante conversões.

Tensão elétrica (denotada por ∆V), é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Sua unidade de medida é o Volt, homenagem ao físico italiano Alessandro Volta.


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Alessandro Volta (Nasceu em Como – Itália em 18 de fevereiro de 1745 e morreu em Como aos 5 de março de 1827, foi um físico italiano, conhecido especialmente pela invenção da primeira bateria elétrica, a chamada pilha de Volta.


A diferença de potencial DDP representa o trabalho necessário, por unidade de carga sob efeito de campo elétrico, para mover uma carga genérica. Uma DDP pode representar tanto um gerador como a energia "dissipada" por efeito Joule pela queda de tensão na resistência do condutor. Um voltímetro pode medir a DDP entre dois nós de um circuito.


A luz é uma onda eletromagnética, compreendida no intervalo no qual o olho humano é sensível, ou seja, no espectro entre a radiação infravermelha e ultravioleta. As três grandezas físicas da luz são a intensidade, a polarização e a frequência, sendo que a intensidade se manifesta pelo brilho e a frequência manifesta-se pela cor.


Um raio de luz representa o caminho da luz em um determinado local e sua manifestação indica a fonte e o destino. Quando uma onda eletromagnética se propaga em um meio homogéneo ela percorre trajetórias retilíneas. Em situações em que encontra meios não homogêneos ela pode fazer curvas ou ser refletida.


A fonte mais conhecida de luz visível é o Sol, que emite radiação de todo o espectro eletromagnético.


Também é possível que a luz seja emitida de objetos frios pelo fenômeno conhecido como luminescência. Os exemplos deste fenômeno incluem relâmpagos, lâmpadas fluorescentes e televisores.


De acordo com a teoria da relatividade, toda radiação eletromagnética se propaga no vácuo à velocidade da luz, que é igual a 299.792.458 m/s, equivalente a 1.079.252.849 km/h.

Em física, intensidade de radiação da luz é o valor do fluxo de energia por unidade de área por unidade de tempo. Como energia por unidade de tempo é a definição de potência, podemos definir a intensidade de radiação, de forma equivalente, como a potência emitida por unidade de área.


A intensidade de radiação é a definição física do conceito intuitivo de brilho de um objeto luminoso. A mais intuitiva destas propriedades é a variação do brilho com a distância da fonte luminosa.


Para encontrar a intensidade, obtenha a densidade de energia, ou seja, a energia por unidade de volume, e multiplique-a pela velocidade na qual a energia está se movendo. O valor resultante tem a unidade de potência por unidade de área (watt/m²), como pode ser mostrado da análise dimensional.


Fluxo luminoso a radiação total emitida em todas as direções por uma fonte luminosa ou fonte de luz que pode produzir estímulo visual. Estes comprimentos de onda estão compreendidos entre 380 a 780nm. Sua unidade é o Lumen (lm).


O fluxo luminoso é também muito utilizado em astronomia, já que é uma importante informação sobre as estrelas. Usando esse conceito, pode-se descobrir a temperatura da estrela, seu raio, sua distância à Terra, entre outras características.


Em fotometria, intensidade luminosa é a medida da percepção da potência emitida por uma fonte luminosa em uma dada direção. A unidade para medida de Intensidade luminosa é a Candela (vela em idioma italiano), abreviada como cd. Esse nome é histórico e tem sua origem no método inicial de definição da unidade, utilizando-se uma vela de cera de tamanho e composição padrão para comparação com outras fontes luminosas. É importante ressaltar que candela é uma unidade de base do SI.


Luminância não é a mesma grandeza física que intensidade luminosa, mas uma grandeza relacionada a densidade da intensidade luminosa.


Retomando o raciocínio de realizar trabalho, a energia elétrica é principalmente utilizada para mover coisas. Vejamos o conceito de força eletromotriz.


Força eletromotriz é a capacidade de um dispositivo de produzir corrente elétrica num circuito. A força eletromotriz caracteriza-se pelo trabalho, por unidade de carga, que uma força não-eletrostática realiza quando uma carga é transportada de um ponto a outro por um particular trajeto.


Todos os materiais oferecem resistência à circulação de elétrons, ocasionando uma perda não desejada de energia (Calor emitido e perdido, conhecido como efeito Joule).

Importante que seja bem entendido que a força eletromotriz é decorrente do movimento de elétrons. Assim sendo, vamos estudar um pouco a pilha química, que pode nos elucidar muitos conceitos.


Uma pilha química é composta por duas barras condutoras, os eletrodos, dentro de um composto químico (eletrólito). O eletrólito, líquido ou sólido, necessariamente precisa conter Íons positivos e negativos livres.


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Desta maneira, o eletrodo mais eletronegativo é o pólo negativo da pilha, enquanto o menos eletronegativo é o pólo positivo. Assim sendo, na pilha de Volta, o pólo (+) é o cobre e o pólo (-) é o disco de zinco.


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A Pilha de Volta, ou pilha voltaica, foi a primeira bateria que podia continuamente prover uma corrente elétrica a um circuito. Foi inventada por Alessandro Volta, que publicou seus experimentos em 1799. A partir de então, a pilha voltaica foi seguida por uma série de outras descobertas, incluindo a decomposição elétrica (eletrólise) da água em oxigênio e hidrogênio por William Nicholson e Antony Carlisle (1800) e a descoberta da isolação dos elementos químicos sódio (1807), potássio, 1807), cálcio (1808), boro (1808), bário (1808), estrôncio (1808) e magnésio (1808) por Humphry Davy.[1][2]


Assim a pilha de Volta foi o primeiro gerador estático de energia elétrica a ser criado.

O potencial elétrico é maior no pólo (+) que no pólo (-). Conectando-se um circuito entre seus terminais, elétrons circularão do pólo (-) para o (+). Durante a viagem desse elétron, sua energia mecânica diminui pelos choques com as moléculas do metal condutor pela dissipação térmica na forma de calor.


A tabela abaixo apresenta materiais usados para os eletrodos e os eletrólitos em diversas pilhas comercializadas atualmente.


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As pilhas, nos últimos anos, por conta da grande demanda por aparelhos portáteis e da indústria solar fotovoltaica e dos carros elétricos, está em franca evolução. Modelos recarregáveis de longa duração, onde as reações químicas são reversíveis em seus compostos sem riscos de explosão.


Diferentes materiais condutores devem ser aplicados dentro dos acumuladores e pilhas de modo que haja FEM entre esses eletrodos. Em ordem de eletronegatividade, onde metais mais eletronegativos aparecem na base da lista. Veja a tabela abaixo para o uso da água salgada como eletrólito.


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A corrosão do metal menos eletronegativo é consequência da combinação dos íons (-) do eletrólito com os átomos do pólo (+), ficando o metal com excesso de carga negativa. A circulação dos elétrons pelo circuito externo ao acumulador ou à pilha ocorre do pólo (+) para o (-). A reação desses íons livres (+) do eletrólito com o metal do pólo (-) estabiliza as cargas positivas deste pólo.


Bibliografia


HÉMERY, Daniel; BEBIER, Jean Claude; DELÉAGE, Jean-Paul. Uma História da Energia. Brasília: Editora Universidade de Brasília. 1993.


GUIMARÃES, Orliney Maciel; KUWABARA, Izaura Hiroko. Calorias: a energia contida nos alimentos. UFPR – Universidade Federal do Paraná, 2011. Departamento de Química.


Disponível em: http://www.quimica.ufpr.br/eduquim/pdf/experimento8.pdf Acesso em: 16 fev. 2011.


FARIAS, Leonel Marques; SELLITTO, Miguel Afonso. Uso da energia ao longo da história: evolução e perspectivas futuras. Revista Liberato, Novo Hamburgo, v. 12, n. 17, p. 01-106, jan./jun. 2011


TESSMER, Hélio. Uma síntese histórica da evolução do consumo de energia pelo homem. Novo Hamburgo, 2002. Disponível em:



HÉMERY, Daniel; BEBIER, Jean Claude; DELÉAGE, Jean-Paul. Uma História da Energia. Brasília: Editora Universidade de Brasília. 1993.


TERCIOTE, Ricardo. Eficiência energética de um sistema eólico isolado. UNICAMP, Campinas: 2002. Disponível em: http:// www.feagri.unicamp.br/energia/agre2002/pdf/0100.pdf> Acesso em: 20 fev. 2011.


DUTRA, Ricardo Marques. Viabilidade técnico-econômica da energia eólica face ao novo marco regulatório do setor elétrico brasileiro. Rio de Janeiro, 2001.


AMARAL, Danilo. História da Mecânica - O motor a vapor. UFPB, 2010.

Disponível em: http://www.demec.ufmg.br/port/d_online/diario/Ema078/historia%20do%20motor%20 a%20vapor.pdf Acesso em: 22 fev. 2011. CGEE – Centro de Gestão e Estudos Energéticos.


Website TODA MATERIA : http:// https://www.todamateria.com.br/tipos-de-energia Acesso em: 01 maio. 2018.


Website Wikipedia : https://pt.wikipedia.org/wiki/ . Acesso em: 26 maio. 2018.



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