Menu

Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

O que é energia?

Energia é a capacidade da matéria de produzir trabalho sob a forma de movimento, luz, calor etc.  A energia é uma quantidade física escalar e pode vir de várias formas.

O que é energia?

A energia é uma medida única de várias formas de movimento e interação da matéria, uma medida da transição da matéria de uma forma para outra. A introdução do conceito de energia é importante porque, se o sistema físico estiver fechado, sua energia será armazenada nesse sistema pelo tempo durante o qual o sistema será fechado.

A energia é geralmente indicada pelo símbolo E. Para indicar a quantidade de calor (a quantidade de energia transmitida pela transferência de calor), geralmente é usado o símbolo Q. Para designar trabalho como a quantidade de energia transferida, geralmente é usado o símbolo W. O símbolo U é geralmente usado para indicar a energia interna do corpo (a origem do símbolo deve ser especificada).

O campo elétrico  é o campo gerado por um objeto carregado eletricamente. Este campo gera uma força que atua em outros objetos também carregados eletricamente.

"A energia não é criada nem destruída": a lei da conservação de energia.

A lei de conservação de energia anuncia que: "a energia não é criada nem destruída" , só pode ser transformada. Só é possível converter um tipo de energia em outro tipo de energia.

Um sistema fechado é um sistema que não troca energia com o exterior. Portanto, em um sistema fechado, a quantidade total de energia sempre permanece constante. 

Por exemplo, energia nuclear em energia elétrica é um exemplo claro de transformação de energia. A energia elétrica não é criada, mas é uma transformação da energia nuclear em eletricidade.

Na termodinâmica, constitui o primeiro princípio da termodinâmica (a primeira lei da termodinâmica).

Quais são os tipos de energia?

Existem diferentes maneiras de classificar diferentes tipos de energia. Os principais tipos de energia são os seguintes:

  • Nuclear. É obtido a partir dos núcleos dos átomos.
  • Mecânica Pode ser potencial e cinético. Depende da posição e velocidade de um corpo.
  • Termodinâmica . Este tipo refere-se à energia interna de um sistema termodinâmico.
  • Eletromagnético . A energia eletromagnética é derivada da natureza eletromagnética da matéria.
  • Elétrico . Relacionado ao movimento de elétrons em um condutor.
  • Magnético . Energia magnética é a energia gerada em um campo magnético.
  • Sonora . A energia sonora está relacionada ao som e sua propagação por ondas.
  • Chemistry . É  armazenado nas ligações de compostos químicos.

A energia pode ser apresentada de várias formas, as quais, devido ao princípio de conservação de energia, podem ser transformadas umas nas outras. Portanto, podemos falar sobre diferentes tipos de energia mais dependendo de seus efeitos do que de sua origem natural.

Em que consiste a energia nuclear?

O que é energia?A energia nuclear é a energia que mantém os componentes do conjunto núcleo atômico . Esses componentes são prótons e nêutrons.

A massa de um núcleo atômico é menor que a soma das massas das partículas elementares que o compõem (defeito de massa). Esse defeito de massa é devido ao aparecimento de uma energia de coesão absorvida pela estrutura nuclear e que pode ser calculada usando a teoria da relatividade de Einstein.

Essa energia pode ser liberada na forma de energia radiante e energia cinética das partículas expelidas do núcleo.

O que é energia mecânica?

A energia mecânica é devida às variáveis ​​geométricas e dinâmicas do sistema, do ponto de vista macroscópico, e é a que responde ao esquema matemático mais simples.

A definição de energia mecânica em um corpo material de massa constante (m) é a soma de sua energia cinética e de sua energia potencial. A energia cinética é proporcional à velocidade do corpo, enquanto a energia potencial depende da posição do corpo no campo de forças que o rodeia.

Assim, no caso de queda livre, a posição seria determinada pela altura e o campo de força pela força da gravidade. Também se pode considerar a energia potencial de deformação devido às propriedades elásticas de um corpo deformado, como uma mola comprimida.

Em que consiste a energia termodinâmica?

A definição de energia termodinâmica faz sentido do ponto de vista molecular. Considerando as variáveis ​​termodinâmicas, podemos definir a energia interna U de um sistema como a soma das energias cinéticas das moléculas que o compõem e a energia potencial das forças entre elas.

Cada um dos átomos ou moléculas de um corpo ou de uma substância está em movimento contínuo, seja em rotação, translação ou vibração, em relação à posição de equilíbrio, mais ou menos intenso, dependendo da temperatura. Deste ponto de vista, podemos dizer que a energia térmica é equivalente à energia cinética das moléculas, conforme formulado por L. Boltzmann em sua teoria cinética dos gases.

A energia interna não é uma quantidade absolutamente mensurável, mas apenas as variações de energia entre dois estados do sistema são medidas (primeiro princípio da termodinâmica).

O nome dado a ela depende da manifestação dessa energia ou da natureza do fenômeno que a gera. Nós definimos

  • energia de ligação ou energia de formação a diferença entre a energia de uma molécula e a dos átomos que a formam (ligação),
  • energia de dissociação a energia liberada na dissociação de um composto,
  • energia de ativação, o aumento de energia necessário para que ocorra uma reação química (energia de ativação) e
  • energia de ressonância a diferença entre a energia de formação teórica e a energia de formação real de um composto ressonante (ressonância).

A energia livre relaciona a variação da energia interna (U) ou entalpia (H) com a variação da entropia (S) de um sistema e serve para indicar em qual direção o sistema evoluirá espontaneamente (afinidade).

O que é energia eletromagnética?

Definição de energia eletromagnética: é a energia derivada da natureza eletromagnética da matéria.

A energia eletromagnética se manifesta basicamente de duas maneiras: transformar-se em energia cinética a partir das cargas elétricas que estão em sua zona de influência - que podem ser convertidas em calor (efeito Joule) ou energia mecânica (motores elétricos) - ou se espalhar como energia radiante. meio onde foi gerado na forma de ondas eletromagnéticas - que podem ser convertidas em energia luminosa etc. - ou também, em escala atômica, emitindo partículas que transportam uma certa quantidade de energia determinada pela equação de Planck (efeito fotoelétrico).

O que significam energia renovável e energia não renovável?

Existem também duas definições de energia que se referem à forma de uso. Nesse sentido, podemos distinguir:

  • energia renovável
  • energia não renovável

Costumamos nos referir a essas duas definições para falar sobre a geração de energia elétrica, mas o uso desses tipos de energia nem sempre é para gerar eletricidade.

Energia renovável é a energia que vem de fontes inesgotáveis. Alguns exemplos desse tipo de energia são energia solar (fotovoltaica e térmica), energia eólica, energia hidráulica.

Energia não renovável é energia proveniente de fontes limitadas. Nos não renováveis, o consumo desse tipo de energia é superior à sua capacidade de regeneração. Alguns exemplos desse tipo de energia são combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural) e energia nuclear, entre outros.

No caso da energia nuclear, e mais especificamente da fissão nuclear, embora uma grande quantidade de energia possa ser obtida por unidade de combustível nuclear, o urânio é um recurso natural limitado que não se regenera.

Como se utiliza? Usos e aplicativos mais comuns

O uso da energia como fonte de trabalho sempre foi uma necessidade essencial para o homem e um dos fatores fundamentais do desenvolvimento econômico moderno e do progresso técnico.

Até o início da revolução industrial, com exceção de experimentos isolados, o homem usava como fontes de energia, força muscular, energia hidráulica e energia eólica para a produção de trabalhos mecânicos e combustíveis vegetais para obter calor.

Até então, esses eram os únicos recursos usados ​​para obter energia, embora com o tempo esses sistemas fossem aperfeiçoados para obter rendimentos mais altos (uso mais racional dos animais, aprimoramento das técnicas de navegação, invenção da roda hidráulica, etc.)

Hoje, as fontes de energia mais amplamente utilizadas são cachoeiras, combustíveis fósseis e fissão nuclear. Menos importante: energia solar, eólica, geotérmica e maré aparecem.

A exploração de energia hidráulica requer condições topográficas e hidrográficas adequadas e a construção de obras de reservatórios e grandes máquinas para alcançar rendimentos de energia aceitáveis ​​(que podem atingir 80%, ou mais, da energia potencial da usina). água). Geralmente sempre para a produção de energia elétrica.

Motor a vapor e motores térmicos

O início do desenvolvimento das técnicas de exploração de energia ocorreu no surgimento do motor a vapor e na transformação da roda hidráulica em turbina.

Mais tarde, a construção dos primeiros motores de combustão deu o impulso final na obtenção de energia mecânica a partir do calor.

Combustíveis fósseis

A fonte mais importante de energia são os combustíveis fósseis, que passaram por um crescimento exponencial nos últimos anos. O desempenho máximo é muito menor do que o obtido pela energia hidráulica, mas sua alta concentração de energia explica o considerável desenvolvimento pelo qual passou.

O calor obtido dos combustíveis fósseis é usado diretamente ou convertido em energia mecânica (motores, turbinas ...) e também na obtenção de energia elétrica por meios eletroquímicos (célula de combustível).

Energia nuclear

O terceiro tipo de energia mais utilizado é a energia nuclear , geralmente obtida pela fissão dos núcleos de substâncias como urânio, plutônio, tório, etc. A tecnologia das reações de fusão nuclear ainda não está suficientemente desenvolvida para permite a exploração industrial e é usado apenas em laboratórios experimentais e aplicações militares.

A energia obtida na fissão nuclear se manifesta na forma de calor e atinge temperaturas muito superiores às obtidas com os combustíveis convencionais; no entanto, os rendimentos que podem ser obtidos atualmente ainda são muito baixos (da ordem de 30% )

A energia nuclear tem aplicação basicamente na produção de energia elétrica e na propulsão de navios. A energia elétrica obtida com esse sistema ( usina nuclear) tem um custo razoável apenas no caso de grandes reatores, que fornecem potências muito altas.

História do estudo da energia

A noção de energia aparece pela primeira vez nas investigações de Joule e Carnot sobre a conversão de calor em trabalho mecânico e, graças à teoria de Helmholtz, na qual vincula o trabalho realizado por um sistema isotérmico com energia e entropia internas deste sistema. Desse modo, a energia não está apenas ligada ao conceito de trabalho mecânico, mas também ao trabalho elétrico, químico ou calorífico. Por esse motivo, podemos falar de energia elétrica, energia química e energia térmica.

O que é energia?Ao mesmo tempo, pode-se dizer que, se uma certa quantidade de trabalho desaparecer em um sistema físico isolado, ou parte equivalente desse trabalho, fazendo parte de diferentes formas de energia, a mesma quantidade de trabalho deverá aparecer em outras formas de energia, de acordo com a definição de lei de conservação de energia.

Como resultado das investigações realizadas por William Thomson e RJE Clausius no meio do s. XIX, foi revelado o processo de degradação de energia, ou seja, que o trabalho útil que pode ser obtido em um sistema isolado nem toda a energia é conservada, mas há uma parte dessa energia que é degradada (entropia, segunda princípio termodinâmico).

Posteriormente, seguindo a teoria de A. Einstein sobre a equivalência entre massa e energia (1905), o princípio de conservação foi expandido e atualmente não há diferença entre conservação de massa e conservação de energia, dando origem a a teoria da relatividade, lei de conservação.

Em 1900, Max Planck explicou muitos fenômenos até então inexplicáveis ​​através da teoria dos quanta da energia (mecânica quântica), que fez da contribuição um conceito fundamental para o conhecimento da energia.

valoración: 2.9 - votos 10

Última revisão: 15 de março de 2020