"Somos Físicos". Assuntos diversos relacionados a Ciência, Cultura e lazer.Todos os assuntos resultam de pesquisas coletadas na própria internet.

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sexta-feira, 3 de maio de 2019

"Somos Físicos" Conversões de Energias

Resultado de imagem para conversão de energia mecânica em elétrica
Gerador Eólico

Energia é a capacidade de executar um trabalho, e "Trabalho" significa deslocar, rodar, transformar. 
Relembre este conceito em O que é energia
Existem várias formas de energia disponíveis na natureza, leia este item e aprenda mais!

Energia Elástica

estilingue

Quando puxamos um elástico (provocando uma deformação) e largamos em seguida, a energia armazenada na tira do elástico se transforma em energia cinética (representada pelo movimento do elástico e da pedra, no estilingue). A energia elástica é armazenada e, por isso, é um tipo de energia potencial, associada à deformação de um corpo.

Energia Potencial Gravitacional

Tudo que está no alto em relação ao solo possui energia potencial. Quando um menino segura uma bola, a energia desta bola está relacionada a altura dela a partir do chão. Se o menino solta a bola, esta energia potencial é transformada em energia cinética (representada pelo movimento da bola). 



menina na bicicleta com comida na barriga
Energia Química

Quando uma menina pedala uma bicicleta, ela transforma a energia química do seu corpo (que obteve dos alimentos) emenergia cinética nas rodas da bicicleta (movimento). Da mesma forma, a energia química contida nos combustíveis dos veículos é transformada em energia cinética, para que eles se movimentem.
Pilhas e baterias contêm energia química que faz com que os aparelhos elétricos funcionem: controles remotos, brinquedos, celulares. A energia química da bateria é transformada em energia elétrica, que alimenta esses aparelhos.


Energia Elétrica

átomo com núcleo e elétrons em volta
Se você pudesse olhar qualquer material com uma super lupa você veria que ele é composto por moléculas (partes menores) e essas moléculas, vistas por uma lupa mais potente ainda, são formadas por átomos. Cada átomo é formado principalmente por três tipos de partículas: prótons, nêutrons e elétrons. 


Os prótons e nêutrons estão no centro do átomo, chamado núcleo e os elétrons estão em movimento em volta do núcleo. Em materiais metálicos, os elétrons podem caminhar, levando energia de um local para outro, por exemplo, da tomada pelo fio até a televisão. Esse movimento é chamado de energia elétrica ou eletricidade.

panela com pipoca estourando dentro
Energia Térmica

A energia térmica está relacionada à temperatura, ou seja, quanto mais quente um objeto, mais energia térmica há nele. Quando aquecemos a panela de pipoca no fogão, utilizamos a energia térmica para esquentar a panela, que transfere o calor para o milho, transformando-o em pipoca.                   

Podemos também utilizar a energia térmica para nos aquecer no banho. A energia térmica também pode ser captada do sol para aquecimento da água do banho ou para outros usos

Energia Cinética


Está presente quando algo está em movimento. Por exemplo, a energia da água do rio, do vento ou das marés. Essa energia pode ser transformada em energia elétrica, quando se direciona algum desses fluidos para girar um equipamento elétrico.
  • Na Usina Hidrelétrica (hidro=água), a água do rio faz a turbina girar, transformando a energia cinética em eletricidade. 

recorte de usina hidrelétrica, reservatório, gerador, turbina gira com água sob pressão passando, movimenta o eixo, eletricidade


  • Na Usina Eólica, o vento empurra as pás do aerogerador (que parece um cata-vento). As pás giram e o gerador transforma a energia cinética em eletricidade. 


zoom no aerogerador, mostrando o gerador e o movimento do eixo



  • Na Usina Termelétrica, um combustível é queimado. Esse combustível pode ser gás, óleo, bagaço de cana de açúcar ou outro material. Ao queimar o combustível, o calor gerado aquece a água de uma caldeira, que se transforma em vapor, que gira uma turbina, transformando a energia térmica (calor) em energia cinética (movimento) e depois em energia elétrica
queima de combustível na caldeira, gera vapor, que gira turbina e aciona o gerador para gerar eletricidade


Você sabia?
Geração ou Conversão de Energia?

Talvez você conheça a Lei de Conservação da Matéria, do químico Lavoisier: "Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma".
Isso também é verdade para a energia, como demonstrou o físico James P. Joule. Usualmente, quando utilizamos o termo "geração de energia", estamos nos referindo, na verdade, a um processo de transformação, conversão. A energia elétrica, por exemplo, é "gerada" a partir da conversão de outras formas de energia.
Para ler mais sobre isso, entre em páginas de universidades públicas, como a Unicamp e a UFRGS.

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Energia primária e Energia útil

interruptor e quadro de luz
Vamos partir de um hábito nosso do dia a dia para explicar esses conceitos: chegar à noite em casa e acender a luz. A iluminação é "energia útil" ou "serviço de energia", já que a luz está sendo utilizada diretamente por nós, para que possamos andar pela casa, encontrar objetos e realizar outras atividades.

Quando acionamos o interruptor, conectamos fios elétricos que estão instalados dentro da parede dos cômodos da casa. Esses fios estão ligados a um painel que recebe energia da rua e conduzem essa energia até os aparelhos que você utiliza em sua casa.
poste de luz na zona rural do Rio de Janeiro

A energia elétrica que está disponível nos fios das nossas casas pode ser chamada de "energia final". Recebe esse nome, pois já pode ser usada pelo usuário final, você.​ Os fios que chegam à nossa casa estão ligados aos postes e a cabos suspensos. Em alguns bairros ou cidades, esses cabos são subterrâneos, ou seja, passam por baixo da terra.
Esses cabos estão ligados à subestação de energia elétrica, que contém aparelhos chamados transformadores. Esses transformadores transformam a eletricidade que chega até ela em uma forma adequada para ser distribuída pela cidade. Essas transformações na eletricidade são necessárias para facilitar todo o transporte dessa energia até a nossa casa e poder ser utilizada em nossos interruptores e eletrodomésticos.
subestação de energia no interior da Bahia
É mais ou menos o que se faz com água: quando se pega água no rio para levar até a cidade, a água passa por um tubo enorme e com uma alta pressão. Para diminuir a pressão até ficar adequada e segura para nosso uso, a água vai sendo passada para tubos menores até chegar às nossas casas.

Linha de transmissão no interior da Bahia

A eletricidade que chega à subestação está sendo trazida pela linha de transmissão (LT), que é um conjunto de torres altas e cabos elétricos. Você já deve ter visto alguma dessas linhas de transmissão ao viajar por estradas, como no exemplo da figura.
Essas linhas vêm das usinas de geração de energia elétrica. As usinas de geração fazem a transformação de formas diferentes de energia disponíveis na natureza em eletricidade. 

                                      
Essas formas disponíveis na natureza podem ser o vento, a água do rio, o carvão, o gás natural, entre outras opções. Essa forma natural é conhecida como "energia primária", pois está na sua primeira forma, ou forma bruta. Como não há eletricidade disponível na natureza, pelo menos não de forma fácil (você não vai ficar esperando um raio cair, vai?), temos que transformar as fontes primárias em eletricidade, ou seja, na nossa energia final.

linha de transmissão ligada a usina eólica, a usina termelétrica e a usina hidrelétrica

Na maior parte das usinas de geração elétrica, a "energia primária" é transformada em eletricidade por uma turbina, um equipamento que roda, transformando uma forma de energia em outra, como explicamos acima. O que faz essa turbina rodar pode ser água, vento ou vapor, nas usinas do tipo hidrelétrica, eólica ou termelétrica. Acesse o Infográfico Energia Elétrica e veja o caminho completo da eletricidade. Além desses exemplos, o que mais podemos utilizar na natureza para transformar formas de energia em nosso favor? 

Resultado de imagem para conversão de energia mecânica em elétrica
A conversão eletromagnética de energia relaciona as forças elétricas e magnéticas do átomo com a força mecânica aplicada à matéria, assim, a energia elétrica pode ser transformada em energia mecânica e a energia mecânica pode ser transformada em energia elétrica. Por exemplo, na usina hidroelétrica onde a energia mecânica da água produz eletricidade através de um alternador (dínamo). Com um motor retirado de um DVD player ou um carrinho de brinquedo será construído um gerador de energia elétrica. O pequeno motor, quando girado, transforma energia mecânica em energia elétrica. Dentro dele, na parte mais externa, há uma camada de ímãs, que formam um campo eletromagnético. 
No miolo, há vários rolos (bobinas) de cobre que, quando giradas, interagem com esse campo magnético e criam uma corrente elétrica. É interessante observar que um motor elétrico é praticamente o mesmo equipamento que gerador. No motor, contudo, a corrente elétrica causa o movimento das bobinas, enquanto no gerador, é o movimento das bobinas que gera a corrente. 


O grupo construirá um gerador de energia elétrica que será acoplado a uma placa, quando for feita uma força sobre a placa, o gerador funcionará transformando a energia do movimento em energia elétrica acendendo uma luz. A ideia do grupo é colocar essas placas em lugares como casas de shows e boates de modo que a medida que as pessoas se movimentam em cima das placas será gerada energia elétrica que poderá abastecer o estabelecimento.

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