módulo inicial_Física_10ºF_ESAG
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Escola Secundária de Almeida Garrett
Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1
Módulo Inicial – Das Fontes de Energia ao utilizador Situação energética mundial e degradação da energia
Fontes de energia
Não Renováveis
nucleares Asseguram 90% do consumo
energético mundial
Renováveis Fonte
Solar Sol
maremotriz Ondas e marés
eólica vento
hidráulica água
biomassa Lenha, resíduos industriais, gases resultantes da fermentação de resíduos animais e vegetais
geotérmica Fumarolas e géiseres
carvão
petróleo
Gás natural
Combustíveis
fósseis
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Módulo Inicial – Das Fontes de Energia ao utilizador Situação energética mundial e degradação da energia
1.2. Transferências e transformações de energia. Rendimento
Receptor
(transformação) Fonte
Transferência
Energia
Energia útil
Energia dissipada
€
η =Eútil
Etotal
×100
Num processo que envolva transferências e transformações de energia o rendimento é sempre inferior a 100%
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2. Conservação da energia
2.1. Lei de Conservação de Energia
Sistema
Sistema: corpo ou parte do Universo que é objecto de estudo,
perfeitamente limitado por uma fronteira
fronteira: superfície real ou imaginária, bem definida que separa o
sistema das suas vizinhanças
Vizinhança: corpos ou parte do Universo que envolve o sistema e
com o qual pode interagir
aberto
fechado
isolado
Num sistema isolado, qualquer que seja o processo, a energia total permanece constante.
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2.2. Energia mecânica, energia interna e temperatura
A energia de um sistema designa-se por energia mecânica
A nível macroscópico... 12 g de carbono num vidro de relógio
32 g de oxigénio num balão
44 g de dióxido de carbono num balão
Em= Ec + Ep
Associada ao movimento
Armazenada no sistema, associada à interacção com outros sistemas
Entre corpos electrizados
Entre corpos elásticos quando deformados
Ep eléctrica
Ep elástica
Ep gravítica Entre corpos devido à sua massa
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2.2. Energia mecânica, energia interna e temperatura
Uma arma dispara projécteis de massa 12,0 g com uma velocidade de saída da arma de
módulo 640 m/s.
Exercício
a) Calcule a energia mecânica da bala à saída da arma, considerando o nível de
disparo a origem do referencial. R: Em= 2458 J
b) Se a bala for disparada na vertical e considerando a resistência do ar desprezável,
qual é a sua energia potencial no instante em que atinge a altura máxima? R: Em= 2458 J
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2.2. Energia mecânica, energia interna e temperatura
A energia de um sistema designa-se por energia interna
Einterna= Ec + Ep
Associada ao
p e r m a n e n t e
m o v i m e n t o
das partículas
Resultante das interacções
e n t r e a s p a r t í c u l a s
constituintes do sistema
(átomos, moléculas e iões)
A nível microscópico...
Um átomo de C Uma molécula de O2 Uma molécula de CO2
função (massa, temperatura)
Manifestação macroscópica da
agitação das partículas;
A temperatura de um sistema
aumenta quando a Ec média das
suas partículas aumenta
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2.2. Transferência de energia e potência
A transferência de energia entre sistemas pode ocorrer de diferentes
modos:
trabalho
calor
radiação Transferência de energia como trabalho
€
F
€
F
d W=F×d
Energia transferida para um corpo
• Unidade SI trabalho: joule (J)
• Unidade SI força: Newton(N)
• Unidade SI deslocamento: metro (m)
Um joule, é o trabalho realizado por uma força de 1 N, num deslocamento de 1 m, na
direcção e sentido da força.
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Transferência de energia como trabalho
W=UIΔt • Unidade SI trabalho: joule (J)
• Unidade SI U: volt(V)
• Unidade SI intensidade de corrente: ampere (A)
As correntes eléctricas envolvem cargas eléctricas em movimento
O trabalho eléctrico realizado pelas forças eléctricas ( devido à presença de geradores,
fontes), mede a energia transferida pela corrente eléctrica.
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Transferência de energia como calor
Q=mcΔT • Unidade SI calor: joule (J)
• Unidade SI massa (m): Kg
• Unidade SI capacidade térmica mássica: J/(Kg.K)
A energia transferida de um corpo a temperatura mais alta para um corpo a temperatura
mais baixa designa-se calor.
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Transferência de energia como radiação
• Unidade SI potência: Watt (W)
Unidade prática energia: kWh
1 kWh= 103 Wh
1 MWh= 103 kWh=106 Wh
1 GWh= 106 kWh=109 Wh
1 TWh= 109 kWh=1012 Wh
A temperatura de um corpo pode aumentar quando sobre ele incide uma radiação
electromagnética, visível ou invisível, que pode propagar-se no vazio.
Potência
€
P =ΔEΔt