Saiba mais sobre as transformações energéticas que ocorrem na geração de energia solar, eólica, nuclear, nas hidrelétricas e na criação de biogás, e veja exercícios resolvidos!
Pense rápido: quantos tipos de energia você conhece? No Blog do Enem, por exemplo, você encontra posts sobre energia potencial gravitacional, a energia cinética, solar, eólica e a energia elástica. Mas quantas são as fontes de transformação de energia disponíveis na natureza, ou criadas pela engenhosidade humana? Confira tudo nesta aula de Física para o Enem!
Quais são os tipos de transformação de energia
Lembrando que energia é a capacidade de um corpo de realizar trabalho, você conseguiu chegar a quantos tipos de energia? Provavelmente, o primeiro tipo de energia que veio a sua cabeça foi a elétrica, não é mesmo?
Isso acontece porque esta é a forma de energia mais utilizada no mundo e ela nasce por meio de diferentes transformações energéticas.
Na imagem, por exemplo, as pás de uma usina eólica transformam a força do vento em energia elétrica.
Energia solar
O nome é autoexplicativo: energia solar é o tipo de energia originária do sol. O que nós, terráqueos, chamamos de energia solar é a conversão da energia que chega até à Terra, e que no Sol é fruto de uma fusão nuclear. Assim, o que fazemos aqui é a sua conversão para energia elétrica.
O Sol, você já sabe, é uma fonte de energia nuclear que vai funcionar ainda por bilhões de anos. No Sol ocorre uma fusão nuclear permanente com átomos de hidrogênio que se ‘fundem’ no núcleo do sol.
A cada quatro átomos de hidrogênio, se forma um átomo de hélio. Nesse processo ocorre uma liberação de energia. No conjunto, o Sol libera constantemente energia nuclear que chega à Terra na forma de luz e calor.
Aqui na Terra coletamos esta energia do sol em painéis com várias células fotovoltaicas responsáveis pela transformação de energia.
Veja na imagem em seguida o telhado de uma casa equipado com painéis de células fotovoltaicas para captação de energia solar e conversão em energia elétrica.
Nesses painéis fotovoltaicos a energia solar é transformada em energia elétrica. Uma de suas principais vantagens é não causar danos ambientais diretos.
Outras formas de captação da energia solar
Mas há métodos mais simples de captar a energia do sol. Por exemplo: se você enrolar metros e metros de mangueira preta expostos ao sol, a cor escura ‘absorve’ a energia na forma de calor, que pode esquentar a água no interior da mangueira.
Além disso, é possível concentrar a energia solar através de um jogo de espelhos e, com isso, apontar o foco de calor para uma caldeira. No ensino fundamental é frequente a experiência de pegar uma lupa e concentrar os raios do sol através da lente para queimar pedaços de papel. Todas essas são formas de uso da energia solar.
Aula Gratuita sobre Energia Solar
Para saber mais sobre ela, assista ao vídeo abaixo:
Energia nuclear
O uso que nós fazemos da energia nuclear está consolidado na produção de eletricidade pelas usinas nucleares. Nelas ocorrem vários processos físico-químicos que transformam a energia nuclear em energia elétrica.
Quer saber como as transformações energéticas ocorrem no interior das usinas nucleares e nos reatores de água fervente e pressurizada? Confira o vídeo abaixo!
Energia eólica
Há um velho ditado popular que diz assim: quem conseguir engarrafar o vento, fica rico. Pois então, isto já é possível pelo uso dos geradores eólicos. A energia eólica nada mais é do que captar a energia do ar em movimento.
Ou seja, é a transformação da energia do vento em energia elétrica por meio de aerogeradores. Assim como a energia solar, ela também não causa danos ao meio ambiente.
Para saber como funcionam os aerogeradores e o potencial energético eólico brasileiro, confira o vídeo abaixo:
Biogás
Este combustível é produzido a partir da decomposição de resíduos orgânicos por bactérias. Ele é gasoso e composto por metano, dióxido de carbono e contém traços de outros gases. No processo de obtenção do biogás, há diferentes transformações energéticas.
A energia química do gás é convertida em energia mecânica por meio de um processo de combustão. Depois, a energia mecânica gerada ativa um gerador que fornece a energia elétrica. Para saber mais detalhes desse processo, confira o vídeo abaixo:
Transformações energéticas oriundas da energia elétrica
- Energia térmica: ao passar roupas, secar o cabelo ou tomar uma ducha, a energia elétrica é transformada em energia térmica.
- Energia luminosa: a iluminação dos ambientes é feita devido à transformação de energia elétrica em luminosa no interior das lâmpadas.
Transformações de energia no dia a dia
Vamos fazer um teste com alguns eletrodomésticos da sua casa? O foco será na cozinha. Abaixo indicaremos dois objetos e gostaríamos que você fizesse uma lista com todas as transformações energéticas que ocorrem no funcionamento deles:
Fogão: Leve em conta as transformações de energia desde o gás até os movimentos que ocorrem na água durante o preparo dos alimentos.
Liquidificador: A energia vem da rede elétrica e sofre algumas transformações durante o funcionamento do liquidificador. O som também é uma forma de energia cinética porque se dá através do deslocamento do ar.
O que mais podemos listar?
Exercícios resolvidos sobre transformação de energia
Exemplo 1
Na figura abaixo está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade.
Fonte: https://bit.ly/30jHmZn
Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina:
(A) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina.
(B) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água.
(C) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento.
(D) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água.
(E) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água.
Resposta:
Trata-se de uma usina hidrelétrica. Há transformação da energia potencial gravitacional da água em energia cinética, o que permite girar a turbina, gerando energia elétrica. Portanto, a alternativa correta é a letra B.
Exemplo 2
A eficiência de uma usina do tipo da representada na figura da questão anterior, é da ordem de 0,9, ou seja, 90% da energia da água no início do processo se transforma em energia elétrica. A usina Ji-Paraná, do Estado de Rondônia, tem potência instalada de 512 milhões de watts, e a barragem tem altura de aproximadamente 120 m. A vazão do rio Ji-Paraná, em litros de água por segundo, deve ser da ordem de:
(A) 50
(B) 500
(C) 5.000
(D) 50.000
(E) 500.000
Resposta:
A potência instalada da usina Ji-paraná é dada por:
Pot = 0,9.m.g.h/Δt
Pot = 0,9.d.V.g.h/Δt
512.106(W) = 0,9.1,0(kg/L).V(L).10(m/s2).120(m)/1,0(s)
V = 474.074 L ≅ 500.000 L
Portanto, a alternativa correta é a letra E.
Exemplo 3
No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia. Considere duas delas:
I. cinética em elétrica
II. potencial gravitacional em cinética
Analisando o esquema, é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre:
(A) I- a água no nível h e a turbina, II- o gerador e a torre de distribuição.
(B) I- a água no nível h e a turbina, II- a turbina e o gerador.
(C) I- a turbina e o gerador, II- a turbina e o gerador.
(D) I- a turbina e o gerador, II- a água no nível h e a turbina.
(E) I- o gerador e a torre de distribuição, II- a água no nível h e a turbina.
Resposta:
Na usina hidrelétrica há a transformação da energia potencial gravitacional da água em energia cinética antes de atingir as turbinas. Quando a água incide nas turbinas, estas entram em rotação e, pelo fenômeno da indução eletromagnética, ocorre a geração de energia elétrica. Assim, temos as transformações de energia. Portanto, a alternativa correta é a letra D.
Exercícios sobre transformação de energia
1 – (FATEC SP/2013)
Como funciona uma usina nuclear?
A fissão dos átomos de urânio dentro das varetas do elemento combustível aquece a água que passa pelo reator a uma temperatura de 320 graus Celsius. Para que não entre em ebulição – o que ocorreria normalmente aos 100 graus Celsius – esta água é mantida sob uma pressão 157 vezes maior que a pressão atmosférica.
O gerador de vapor realiza uma troca de calor entre as águas de um primeiro circuito e as águas de um circuito secundário, os quais são independentes entre si. Com essa troca de calor, as águas do circuito secundário se transformam em vapor e movimentam a turbina, que, por sua vez, aciona o gerador elétrico.
(eletronuclear.gov.br/Saibamais/Espa%C3%A7odoConhecimento/Pesquisaescolar/
EnergiaNuclear.aspx Acesso em: 15.02.2013. Adaptado)
Usando como base apenas o texto apresentado, identificam-se, independentemente da ordem, além da energia nuclear, três outros tipos de energia:
a) elétrica, luminosa e eólica.
b) elétrica, eólica e mecânica.
c) elétrica, mecânica e térmica.
d) térmica, mecânica e luminosa.
e) térmica, mecânica e eólica.
2 – (ENEM/2016)
Todo ano, cresce a demanda mundial de energia com o aumento das populações e do consumo. É cada vez mais necessário buscar fontes alternativas que não degradem os recursos do planeta nem comprometam a sobrevivência das espécies. Ainda há muito o que se descobrir sobre o uso eficiente de recursos energéticos provenientes de fontes renováveis, mas elas estão mais próximas do que parece da adoção em larga escala.
BARBOSA, M. A sustentabilidade da energia renovável. Superinteressante, n. 102, 1996.
Os recursos energéticos do tipo citado são provenientes de
a) pilhas e baterias.
b) usinas nucleares e hidrelétricas.
c) células solares e geradores eólicos.
d) centrais geotérmicas e termoelétricas.
e) usinas maremotrizes e combustíveis fósseis.
3- (IFSP/2016)
Complete o quadro a seguir que explica as principais transformações de energia que ocorre em cada tipo de usina.
A alternativa correta que completa a coluna energia inicial é:
a) I- térmica; II- térmica; III- térmica; IV- mecânica; V- luminosa.
b) I- mecânica; II- mecânica; III- luminosa; IV- mecânica; V- mecânica.
c) I- térmica; II- luminosa; III- luminosa; IV- mecânica; V- térmica.
d) I- mecânica; II- térmica; III- térmica; IV- mecânica; V- luminosa.
e) I- luminosa; II- térmica; III- mecânica; IV- mecânica; V- térmica.
GABARITO:
- C
- C
- D
